i
NO: TA/TK/2019/014
PRARANCANGAN PABRIK ANILIN DARI AMONIA DAN FENOL
KAPASITAS PRODUKSI 10.000 TON/TAHUN
PERANCANGAN PABRIK
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Kimia
Teknik Kimia
oleh :
Nama : Nanda Budi Prakoso Nama : Tantri Yunita
NIM : 13521025 NIM : 13521160
TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
YOGYAKARTA
2018
LEMBAR PEMryATAAI\I KEASLIAN HASILLAPORAN PERANCANGAhT PABRIK
N*m*
IIIIM,
Menyatakan hsil trya
sendiri. ie dei krya
ini adalah
korsekuensi
resiko dan
semoga dryat
diperelg*at
.#G*€;ff,,kr
H,$,*._.#fr..ffiSF
*.,
Sryeyangbuadrm*gm *ffi:
*.{FtH'##&*,&,t,ffi
€,::::€k
xdeaF#rumsoNrhfi. 1352102s
LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING
PRARANCATTGAI\I PABRIK ANILIN DARI AMONIA DANFENOL KAPASITAS PRODUKSI IO.OOO TON/TAHUN
PERANCAh{GA}I PABRIK
NamaI\IIM
: Nanda Budi Prakoso
:13521025
oleh:NamaNIM
: Tantri Yunita: 13521160
Yoryakarta, 20 l)esember 2018
Pembimbing
It
Pembimbing
a87 aoiQ
/ta
Ir. Sutarno Rusdi. Ph.D.
LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI
PRARANCANGAIT PABRIK AITILIN DARI AMOMA DANIFENOL KAPASITAS PRODUKSI IO.OOO TONITAHUN
PERANCANGAN PABRIK
OIeh:: Nanda Budi Prakoso
:13521025
Telah Dipertahankan di Depan Sidaug Penguji sebagai Salah Satu Syarat untuk
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Kimia Konsentrasi Teknik KimiaProgram Studi Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industi
Universitas Islam lndonesia
Yoryakart+ 21 Februrri 20f9Tim Penguji,
Suhamo Rusdi" h..Ph.DKetua
D;,ah Re,tno SawiH. S.T..M.Eng.
Anegota I
Asmanto Sub3gp. Ir..M.Sc.
Anggota II
Ketua Program Studi Teknik Kimia
Nama
I{IM
W0/n{
tv
las Teknologi Industri
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr., Wb.
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat serta hidayah-Nya kepada kita semua. Tak lupa sholawat serta salam semoga selalu
tercurahkan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW. Berkat rahmat serta karunia-Nya
penyusun dapat menyusun dan menyelesaikan naskah tugas akhir dengan judul
“Prarancangan Pabrik Anilin Dari Amonia Dan Fenol Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
”.
Tugas akhir prarancangan pabrik ini disusun sebagai penerapan dari ilmu teknik
kimia yang telah didapat selama dibangku kuliah, dan merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar Sarjana Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam
Indonesia, Yogyakarta.
Dalam penyusunan naskah ini penyusun banyak sekali mendapatkan bantuan dari
berbagai pihak baik yang secara langsung maupun tidak langsung. Dalam kesempatan ini
penyusun mengucapkan terima kasih kepada :
1. Allah SWT yang menyertai dan meridhoi setiap jalan yang dilalui dan memberikan
semua kemudahan yang di hadapi.
2. Nabi Muhammad SAW sebagai panutan dan tauladan serta ajaran-ajaran yang
menjadi pedoman dalam setiap langkah kehidupan.
3. Kakak, Ibu, Bapak, Taufik serta seluruh saudara yang tidak pernah berhenti
mendukung dan mendorong penulis untuk tetap berusaha ketika penulis dalam
keadaan terpuruk sekalipun, serta do’a yang selalu di berikan.
4. Bapak Prof. Dr. Ir. Hari Purnomo, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri
Universitas Islam Indonesia.
5. Bapak Ir. Suharno Rusdi, Ph.D.selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Fakultas
Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia.
vi
6. Bapak Ir. Pratikno Hidayat, M.Sc. selaku pembimbing 1 Pra Rancangan Pabrik di
Universitas Islam Indonesia.
7. Ibu Lilis Kistriyani, S.T., M.Eng. selaku pembimbing 2 Pra Rancangan Pabrik di
Universitas Islam Indonesia.
8. Seluruh staff akademik Jurusan Teknik Kimia.
9. Teman-teman Teknik Kimia 2013 yang selalu memberikan dukungan semangat serta
do’a dan selalu mendukung penulis selama mengerjakan tugas akhir ini.
10. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu
penulis menyelesaikan tugas akhir ini dengan tulus dan ikhlas.
Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna dan masih banyak
kekurangan mengingat keterbatasan pengalaman dan kemampuan penulis, oleh karena itu
kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan penulis demi hasil yang lebih baik di
masa mendatang.
Yogyakarta, 20 Desember 2018
Penulis
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ....................................................................................................... i
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN PERANCANGAN PABRIK ................ ii
LEMBAR PENGESAHAN DOSEN PEMBIMBING ........................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI .................................................................... iv
KATA PENGANTAR ............................................................................................... vi
DAFTAR ISI ............................................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xii
ABSTRAK ............................................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1
1.2 Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 9
BAB II PERANCANGAN PRODUK ..................................................................... 18
2.1 Spesifikasi Produk ...................................................................................... 18
2.2 Spesifikasi Bahan Baku .............................................................................. 19
2.3 Spesifikasi Bahan Pembantu....................................................................... 20
2.4 Pengendalian Kualitas ................................................................................ 21
BAB III PERANCANGAN PROSES ..................................................................... 24
3.1 Uraian Proses .............................................................................................. 24
3.2 Spesifikasi Alat Proses ............................................................................... 27
3.3 Perencanaan Produksi ................................................................................. 50
BAB IV PERANCANGAN PABRIK ..................................................................... 54
4.1 Lokasi Pabrik .............................................................................................. 54
viii
4.2 Tata Letak Pabrik ........................................................................................ 56
4.3 Tata Letak Alat Proses ................................................................................ 59
4.4 Pelayanan Teknik (Utilitas) ........................................................................ 69
4.5 Organisasi Perusahaan ................................................................................ 78
4.6 Tugas dan Wewenang ................................................................................. 82
4.7 Evaluasi Ekonomi ....................................................................................... 98
BAB V PENUTUP .................................................................................................. 113
5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 113
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Anilin dari tahun 2012 – 2016 .........................................3
Tabel 1.2 Data Pabrik Penghasil Anilin di Dunia ...............................................5
Tabel 3.1 Shell dan Head tiap shell tangki (T-01) ...................................................27
Tabel 3.2 Shell dan Head tiap shell tangki (H-01)..............................................29
Tabel 3.3 Shell tiap course plate tangki (T-02)...................................................30
Tabel 3.4 Shell dan Head tiap shell tangki (MT) ................................................31
Tabel 4.1 Neraca massa masuk reaktor ..............................................................64
Tabel 4.2 Neraca massa keluar reaktor ...............................................................64
Tabel 4.3 Neraca massa separator-01 .................................................................65
Tabel 4.4 Neraca massa separator-02 .................................................................65
Tabel 4.5 Neraca massa separator-03 .................................................................66
Tabel 4.6 Neraca massa menara distilasi I .........................................................67
Tabel 4.7 Neraca energi condenser parsial.........................................................67
Tabel 4.8 Neraca energi reaktor..........................................................................68
Tabel 4.9 Neraca energi menara distilasi I .........................................................68
Tabel 4.10 Jadwal pembagian kelompok shift ....................................................95
Tabel 4.11 Daftar gaji karyawan .........................................................................97
Tabel 4.12 Harga index .......................................................................................99
Tabel 4.13 Harga indeks pada tahun perancangan ..............................................101
Tabel 4.14 Physical Plant cost ............................................................................107
x
Tabel 4.15 Direct plant cost ................................................................................107
Tabel 4.16 Fixed capital investment ...................................................................108
Tabel 4.17 Direct manufacturing cost ................................................................108
Tabel 4.18 Indirect manufacturing cost ..............................................................109
Tabel 4.19 Fixed manufacturing cost..................................................................109
Tabel 4.20 Total manufacturing cost ..................................................................109
Tabel 4.21 Working capital .................................................................................110
Tabel 4.22 General expense ................................................................................110
Tabel 4.23 Total biaya produksi .........................................................................110
Tabel 4.24 Total capital investment ....................................................................111
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Grafik Kebutuhan Anilin di Indonesia ...........................................4
Gambar 4.1 Tata letak pabrik ..............................................................................58
Gambar 4.2 Tata letak alat ..................................................................................61
Gambar 4.3 Diagram alir kualitatif .....................................................................62
Gambar 4.4 Diagram alir kuantitatif ...................................................................63
Gambar 4.5 Skema unit pengolahan air ..............................................................77
Gambar 4.6 Struktur organisasi perusahaan........................................................81
Gambar 4.7 Grafik hubungan % kapasitas vs rupiah ..........................................112
xii
ABSTRAK
Industri anilin memiliki nilai prospek yang sangat baik di masa mendatang,
didasarkan kebutuhan anilin di Indonesia yang semakin meningkat dari tahun ke
tahunnya. Desain awal pabrik anilin dengan proses amonolisis fenol ini
direncanakan dibangun di Gresik, Jawa Timur. ditanah seluas 10.400 m2 dengan
kapasitas 10.000 ton/tahun.
Anilin dari ammonia dan fenol dibuat menggunakan reaktor fixed bed multitube
dengan katalis silica alumina. Reaksi berlangsung dalam reaktor fixed bed pada
suhu 362 °C dan tekanan 17 atm dengan media pendingin Dowtherm A. Pabrik
anilin tergolong pabrik beresiko tinggi karena kondisi operasi dan alat-alat yang
digunakan dioperasikan pada suhu yang tinggi. Untuk menunjang proses produksi
dan operasi, maka dibutuhkan unit penunjang berupa air untuk proses utilitas yang
didapatkan dari sungai Kalimas, dengan jumlah kebutuhan air make up sebesar
7042,25 kg/jam dan jumlah total kebutuhan listrik sebesar 99,55 kWatt yang
didapatkan dari perusahaan listrik negara (PLN) dan sebagai cadangan digunakan
generator.
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun, dengan proses produksi selama
24 jam. Nilai fixed capital investment untuk pabrik ini adalah
Rp.413.000.461.685,41, working capital Rp. 253.351.923.007,06. Manufacturing
cost Rp. 373.518.562.453,99 dan general expense Rp.84.785.749.402. Analisis
ekonomi menunjukkan nilai ROI sebelum pajak adalah 48,0% dan ROI sesudah
pajak 38,4%. POT sebelum pajak 2,01 tahun dan POT sesudah pajak 2,50 tahun.
Nilai BEP adalah 34,19% dan SDP adalah 15,01%, dan untuk nilai DCF adalah
Rp. 233.429.469.209,75. Berdasarkan data diatas, dapat disimpulkan pabrik
Anilin ini layak untuk didirikan.
Keywords : Anilin, Reaktor fixed bed, fenol
xiii
ABSTRACT
Aniline industry has a very good prospect in the future, based on the needs of
aniline in Indonesia which is increasing from year to year. The initial design of
aniline by phenol ammonolysis process is planned to be built in Gresik, East Java
in 10,400 m2
width area with 10,000 tons / year capacities.
Aniline from ammonia and phenol was made by using a fixed bed multitube
reactor with alumina-silica catalyst. The reaction takes place in a fixed bed
reactor at a 362 °C temperatures and 17 atm pressure with Dowtherm A cooling
media. Aniline plants are classified as high risk plants because of the tools and
operating conditions are operated at high temperatures. To support the production
and operation process, a supporting unit in the form of water for utility processes
are needed from the Kalimas river, with the amount of make up water around
7042.25 kg / hour and the total need of electricity around 99.55 kWatt which
provided from electricity company state (PLN) and used of generator as back up
power. The factory operates for 330 days a year, with a 24 hours production
process. The value of fixed capital investment for this factory is
Rp.413,000,461,685.41, working capital of Rp. 253,351,923,007.06.
Manufacturing cost Rp. 373,518,562,453.99 and general expense
Rp.84,785,749,402. Economic analysis shows the value of ROI before tax is
48,0% and post-tax ROI is 38,4%. POT before tax 2.01 years and POT after 2.50
years. The BEP value is 34,19% and SDP is 15,01%, and for DCF values are Rp.
233.429.469.209,75. Based on the data above, it can be concluded that the Anilin
factory is worth to be established.
Keywords: Aniline, fixed bed reactor, phenol
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Pada jaman industrialisasi sekarang pertumbuhan industri di negara Indonesia
khususnya industri kimia dari tahun ke tahun cenderung mengalami peningkatan
yang cukup baik dari segi kualitas maupun kuantitas. Seiring dengan
peningkatan tersebut maka kebutuhan pada bahan baku industri, bahan-bahan
kimia maupun tenaga kerja juga akan semakin meningkat. Salah satu bahan baku
yang diperlukan yaitu adalah anilin dan turunannya.
Anilin itu sendiri merupakan salah satu senyawa yang digunakan secara luas
di berbagai industri kimia sekarang ini. Karena itu kebutuhan anilin tersebut akan
meningkat dari tahun ke tahun, berjalan dengan adanya program pemerintah
dalam pengembangan industri dimana kebutuhannya baru dapat dipenuhi dari
impor dari negara-negara yang maju seperti Jepang, Belgia, Amerika Serikat,
Inggris, Korea, Australia, dan Jerman.
Permintaan pasar global pada tahun 2013 adalah 5.480.000 ton/tahun dan
pertumbuhan permintaan pasar global sebesar 5,1 % sampai tahun 2018
2
Sedangkan di Indonesia sendiri, pada tahun 2013 diperkirakan sejumlah 6.835,63
ton dan tahun 2017 diperkirakan sejumlah 1.709,150 ton. Anilin itu sendiri
banyak digunakan dalam berbagai industri.
Dengan didirikannya pabrik anilin dengan kapasitas 10.000 ton/th di tahun
2023 diharapkan dapat memenuhi kebutuhan anilin di Indonesia dan sebagian di
ekspor ke luar negeri. Disamping itu, dengan didirikannya pabrik anilin dapat
membuka lapangan pekerjaan baru dan dapat memicu berdirinya pabrik-pabrik
lain yang menggunakan bahan baku anilin. Berdasarkan pertimbangan tersebut,
maka pabrik anilin ini layak didirikan di Indonesia.
1.1.2 Kapasitas Perancangan
Dalam penentuan kapasitas rancangan pabrik anilin diperlukan beberapa
pertimbangan yaitu kebutuhan produk, ketersediaan bahan baku, dan kapasitas
pabrik minimal yang telah beroperasi.
1.1.3 Kebutuhan Anilin
Seiring dengan pertumbuhan industri kimia yang terus meningkat,
Permintaan akan anilin untuk kebutuhan di Indonesia mengalami peningkatan
secara kuantitatif setiap tahunnya. Hal ini dapat dilihat dari tabel impor anilin
ke Indonesia.
3
Tabel 1.1 Data impor anilin
Tahun Tahun Ke - Jumlah (Ton/th)
2012 1 1.075,315
2013 2 1.655,510
2014 3 1.236,637
2015 4 1.408,563
2016 5 1.709,150
(Badan Pusat Statistik)
Dari tabel dapat diprediksi kebutuhan anilin pada tahun 2023 (tahun ke 12)
dengan membuat kurva kapasitas vs tahun.
4
Gambar 1.1 Grafik kebutuhan Anilin di Indonesia
Dari Gambar 1.1 dapat diperoleh persamaan regresi :
jumlah = 102072(tahun) + 2E+08.
Dengan persamaan tersebut diperkirakan kebutuhan anilin di Indonesia pada
tahun 2023 adalah 7085,175 ton.
1.1.4 Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku pembuatan anilin yang berupa fenol padat masih diimpor
dari Sunoco di Negara Georgia Amerika dengan kapasitas 975.000 ton/tahun.
Sedangkan bahan baku yang berupa amonia diperoleh dari PT Petrokimia
Gresik yang berlokasi di Gresik Jawa Timur dengan kapasitas 445.000 ton/th.
y = 102072x + 2E+08 R² = 0.3573
y = 102072x - 2E+08 R² = 0,3573
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
1800000
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Kebutuhan (kg)
Tahun
Keb
utu
han
5
1.1.5 Kapasitas Pabrik Minimal yang Telah Beroperasi.
Data mengenai produsen serta kapasitas penghasil anilin yang telah
beroperasi dapat dilihat pada tabel 1.3 berikut :
Tabel 1.2 Data Pabrik Penghasil Anilin di Dunia
Produsen Kapasitas, million
of pound / year
Kapasitas,
Ton/tahun
BASF, Geismar, La 485 220.190
Bayer, New Martinsville,
W.Va
40 18.160
Dupont, Beaumont, Tex. 280 127.120
First Chemical, Baytown,
Tex
250 113.500
First Chemical,
Pascagoula, Miss
340 154.360
Rubicon, Geismar, La. 870 394.980
Sunoco, Ironton, Ohio 150 68.100
Total 2.385 1.082.790
6
Berdasarkan data-data tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa pabrik anilin
yang akan didirikan pada tahun 2023 mempunyai kapasitas 10.000 ton/tahun,
karena kemungkinan pada tahun tersebut juga akan berdiri pabrik anilin yang
lain. Produk anilin tersebut sebagian besar digunakan untuk memenuhi
kebutuhan di dalam negeri dan sisanya diekspor.
1.1.6 Pemilihan Lokasi Pabrik
Penentuan lokasi pabrik di Gresik merupakan hal yang penting dalam
perancangan suatu pabrik karena merupakan salah satu faktor yang menentukan
kelangsungan, perkembangan dan keuntungan pabrik yang akan didirikan
secara teknis maupun ekonomis dimasa yang akan datang. Oleh karena itu ada
beberapa faktor yang harus dipertimbangkan dalam penentuan lokasi pabrik
yang akan didirikan, antara lain :
1. Sumber bahan baku
Bahan baku merupakan faktor penting dalam penentuan lokasi pabrik. Pabrik
itu sebaiknya didirikan pada lokasi yang dekat dengan sumber bahan baku.
Hal ini dapat meminimalisir biaya transportasi dan penyimpanan bahan baku,
dan juga dapat menjaga ketersediaan bahan baku.
7
2. Transportasi
Lokasi pabrik harus dekat dengan fasilitas transportasi sehingga tidak
mengalami kesulitan dalam pengangkutan bahan baku maupun produk yang
dihasilkan. Sarana tranportasi yang diperlukan antara lain adalah jalan raya
dan pelabuhan.
3. Pemasaran Produk
Pabrik yang akan didirikan sebaiknya dekat dengan daerah pemasaran
sehingga dapat menghemat biaya transportasi dan memudahkan dalam
pengiriman produk ke konsumen, hingga produk dapat di manfaatkan sesuai
dengan kebutuhannya.
4. Tenaga Kerja
Tenaga kerja yang dibutuhkan itu meliputi tenaga kerja kasar (non skill) dan
tenaga ahli. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dari segi tenaga kerja antara
lain mudah tidaknya dalam mendapatkan tenaga kerja yang
dibutuhkan,banyaknya jumlah tenaga kerja dan tingkat penghasilan tenaga
kerja itu sendiri.
8
5. Utilitas
Sarana penunjang operasi pabrik antara lain air , tenaga listrik, dan bahan
bakar. Lokasi pabrik yang dekat dengan sarana pendukung operasi tersebut
sangat diperlukan untuk menunjang kelancaran operasi pabrik.
Berdasarkan pertimbangan dari factor-faktor diatas, maka dapat di
pastikan untuk memilih lokasi pabrik di daerah Gresik Jawa Timur. Pendirian
pabrik di daerah Gresik ini dianggap strategis dari segi ekonomi maupun teknis
dengan alasan sebagai berikut :
a. Dekat dengan sumber bahan baku yaitu amonia yang didatangkan dari PT
Petrokimia Gresik. Sedangkan transportasi pengiriman fenol juga lebih
mudah karena lokasi di Gresik dekat dengan pelabuhan.
b. Dekat dengan lokasi pemasaran. Hal ini dikarenakan sebagian besar
industri kebanyakan ada di Pulau Jawa yang merupakan sasaran
pemasaran produk anilin.
c. Tersedianya sarana transportasi dan jalan raya dapat memudahkan dalam
pendistribusian produk ke konsumen hingga berbagai kota di Pulau Jawa
dan sarana pelabuhan untuk pendistribusian ke luar Pulau Jawa dan untuk
ekspor.
d. Tersedianya jumlah tenaga kerja yang melimpah. Jawa timur merupakan
daerah dengan kepadatan penduduk yang cukup tinggi sehingga
9
kebutuhan tenaga kerja baik tenaga kerja kasar maupun tenaga ahli dapat
dengan mudah di dapatkan.
e. Kemudahan dalam memperoleh sarana pendukung. Kebutuhan air dapat
dipenuhi dari sungai dan sumber air tanah yang ada di sekitar Gresik.
Sedangkan tenaga listrik dapat diperoleh dari PLN dan untuk kebutuhan
sumber bahan bakar dapat dipenuhi dari Pertamina. Dua faktor tersebut
merupakan faktor penting dalam pengoperasian pabrik.
1.2 Tinjauan Pustaka
1.2.1 Proses produksi anilin
Anilin dapat diproduksi dengan beberapa macam proses, antara lain:
1. Proses Hidrogenasi Nitrobenzen Fase Uap
Proses reduksi Nitrobenzen merupakan proses pembuatan anilin dari
nitrobenzen uap yang direaksikan dengan hidrogen pada suhu 270 C dan
tekanan 2,3 atm
Reaksi yang terjadi :
C6H5NO2(gas) + 3H2 Cu
C6H5NH2(gas) + 2H2O(gas)
Reaksi terjadi dalam reaktor fluidized bed yang mengandung katalis silica
supported copper dengan waktu reaksi yang sangat pendek. Proses ini
dapat menghasilkan anilin dengan yield 99 %. Katalis yang digunakan
10
mengalami deaktivasi yang cukup cepat sehingga harus selalu di
regenerasi.
2. Proses Aminasi Klorobenzen
Pada proses ini klorobenzen direaksikan dengan amonia cair. Reaksinya :
C6H5Cl (aq) + NH3(aq) CuO
C6H5NH2 (aq) + HCl(aq)
Reaksi berlangsung dalam reaktor rolled steel autoclave yang disusun
hrisontal pada suhu 210 – 220 oC dan tekanan 750 – 850 psi. Katalis yang
digunakan adalah cuprous oxide. Yield yang dihasilkan dari proses ini
adalah 85 – 90 % terhadap klorobenzen.
3. Proses Amonolisis Fenol
Pada proses amonolisis fenol, amonia dan fenol direaksikan dalam fase
uap pada temperatur 300 – 600 oC dan tekanan 16 atm.
Reaksi berlangsung dalam reaktor fixed bed dengan campuran silica –
alumina sebagai katalis. Reaksi :
C6H5OH (gas) + NH3 (gas) silica – alumina
C6H5NH2 (gas) + H2O (gas)
Amonia dibuat berlebih terhadap fenol dengan perbandingan 20 : 1. Kunci
dari proses ini adalah katalis hasil dari pengembangan Halcon atau yang
biasa di sebut Anhidrida Maleat yaitu oksidasi fasa uap dari benzene, yang
dapat menaikkan yield fenol dan amonia secara kuantitatif.
11
Konversi yang diperoleh dari proses ini adalah 94 % terhadap
fenol dengan yield 90 % (Ullman, 1988). Dari proses ini dapat dihasilkan
anilin dengan kemurnian tinggi (99 %) dan limbah yang sedikit. Selain itu
produk samping yang dihasilkan juga merupakan produk yang bernilai
tinggi.
(Othmer, 1999)
1.2.2 Alasan Pemilihan Proses
Berdasarkan uraian diatas dapat dilihat bahwa proses pembuatan anilin
dengan proses amonolisis fenol merupakan proses yang paling
menguntungkan untuk dipilih. Kelebihan proses ini adalah :
1. Konversi yang tinggi
2. Kemurnian produk yang tinggi
3. Menghasilkan produk samping yang bernilai tinggi
4. Umur katalis yang cukup lama
12
1.2.3 Kegunaan Produk
Penggunaan anilin di Indonesia dapat dikatakan sebagai pemenuhan
bahan kimia menengah. Hal ini akan lebih jelas jika ditinjau dari kegunaan
anilin sebagai bahan dalam pembuatan :
Rigid polyurethanes dan reaction injection moded (RIM)
Accelerator meliputi mercapto benzonotole
Industri karet sintesis
Industri pharmaceutical, khususnya dalam pembuatan sulfachugs dan
sweetening agent sintetik.
Industri kimia fotografi
Resin dari anilin
Bahan corrotion inhibitor
Berbagai turunan anilin paling penting untuk industri tekstil, kertas, industri
metalurgi, penyediaan sirfactum inti katalis serta stabiliser pestisida. Sehingga
dilihat dari seluruh kegunaannya, penggunaan anilin cukup mendukung
operasional industri kimia di indonesia.
( Kirk Othmer , 1999)
13
1.2.4 Sifat Kimia
A. Sifat kimia bahan baku
Sifat Kimia Amonia
1. Ammonia stabil pada temperatur rendah, tetapi terdekomposisi
menjadi hidrogen dan nitrogen pada temperatur yang tinggi. Pada
tekanan atmosfer dekomposisi terjadi pada 450 – 500 oC, dengan
katalis pada temperature 300 oC dan dekomposisi mendekati lengkap
pada suhu 500 – 600oC
2. Disintesis dengan proses Haber Bosch dengan bahan bakunya adalah
gas alam sebagai sumber H2 yang direaksikan dengan nitrogen
3H2 + N2 NH3
3. Oksidasi ammonia pada temperatur yang tinggi menghasilkan
nitrogen dan air.
4. Reaksi Polimerisasi antara ammonia dengan karbondioksida
menghasilkan ammonium carbamat, reaksinya sebagai berikut :
2 NH3 + CO2 → NH2CO2NH4
Ammonium karbamat kemudian terdekomposisi menjadi urea
5. Reaksi halogenasi
Halogen bereaksi dengan ammonia. Klorin dan bromin melepaskan
nitrogen dari ammonia yang berlebihan untuk menghasilkan garam
14
6. Reaksi antara ammonia dengan karbondioksida menghasilkan
ammonium carbamat, reaksinya sebagai berikut :
2 NH3 + CO2 NH2CO2NH4
Ammonium karbamat terdekomposisi menjadi urea dan air.
7. Ammonia bereaksi dengan uap phospor pada panas yang tinggi
menghasilkan nitrogen dan phospine
2 NH3 + 2 P 2 PH3 + N2
ammonia bereaksi dengan uap belerang menghasilkan ammonium
sulfat dan nitrogen. Belerang dan anhydrous ammonia cair bereaksi
menghasilkan nitrogen sulfida.
10 S + 4 NH3 6 H2S+ N4S4
8. Pemanasan ammonia dengan logam yang reaktif seperti magnesium
menghasilkan nitrid :
3 Mg + 2 NH3 Mg3N2 + 3 H2
9. Reaksi antara ammonia dengan air bersifat reversibel reaksinya
adalah sebagai berikut :
NH3 + H2O NH4+ + OH
-
Kelarutan ammonia turun dengan cepat dengan naiknya temperatur
10. Reaksi antara ammonia dengan ethylene oxide akan membentuk
mono-, di- dan triethanolamine.
(Othmer, 1999)
15
1.2.5 Sifat Kimia Fenol
1. Reaksi dengan amonia menghasilkan anilin dan Dyphenilamine
Reaksi :
C6H5OH (gas) + NH3 (gas) silica – alumina
C6H5NH2 (gas) + H2O (gas)
2C6H5OH (gas) + NH3 (gas) silica – alumina
(C6H5)2NH (gas) + 2H2O (gas)
2. Disintesis pertama kali dari sulfonasi benzen dan hidolisis sulfonate
3. Saat sekarang banyak disintesis dari proses Cumene dimana cumene
direaksikan dengan oksigen membentuk Cumene Hydroperoxide.
Hydroperoxide kemudian membentuk fenol dan aseton. Reaksinya :
(C6H5)C3H7 + O2 (C6H5)C3H7O2 C6H5OH + C6H5OH
(Othmer, 1999)
B. Sifat Fisik dan Kimia Produk
Sifat Kimia Anilin
Anilin larut dalam pelarut organic dengan baik, larut dalam air
dengan tingkat kelarutan 3,5 % pada 25 oC.
Merupakan basa lemah (Kb = 3,8 x 10 -10
)
16
Halogenasi senyawa aniline dengan brom dalam larutan sangat
encer menghasilkan endapan 2,4,6 tribromoanilin, sedangkan
halogenasi dengan klorin menghasilkan 2,4,6 trikloroanilin.
Nitrasi aniline dengan asam nitrat pada suhu -20 oC menghasilkan
mononitroanilin dan nitrasi aniline dengan nitrogen oksida cair pada
suhu 0oC menghasilkan 2,4 dinitrophenol.
1.2.6 Tinjauan Proses Secara Umum
Pembuatan anilin dengan proses amonolisis fenol berlangsung pada fase
gas. Katalis yang digunakan adalah silika-alumina. Reaktor yang dipilih adalah
reaktor tipe multitube fixed bed. Amonolisis fenol menjadi anilin pada fase gas
menggunakan katalisator silika-alumina mengikuti reaksi:
Reaksi Utama :
C6H5OH (gas) + NH3 (gas) silica – alumina
C6H5NH2 (gas) + H2O (gas)
(Othmer, 1999)
17
Pembuatan aniline dengan proses amonolisis fenol berlangsung pada fase
gas. Gas fenol dan ammonia dikontakkan pada reaktor dengan katalis silica-
alumina. Reaksi dilakukan pada reactor multitube fixed bed karena reaksi terjadi
pada fase gas-gas berkatalis padat. Umpan berupa fenol dan amonia masuk
melalui bagian atas reaktor.
18
BAB II
PERANCANGAN PRODUK
2.1 Spesifikasi Produk
Anilin (C6H5NH2)
Bentuk : Cair
Warna : Kuning pucat
Kemurnian, % berat : Min 99%
Impuritas, % berat : Fenol 0,1 %
Diphenylamine, : maks 0,37 %
Densitas : 1,022 g/ml
Suhu Kritis : 699 oK = 426
oC
Tekanan Kritis : 52,4 oK = -220,6
oC
Titik Didih : 457,5 oK = 184,5
oC
Titik Lebur : 267 oK = -6
oC
Liquid Density : 1,022 kg/m3
19
2.2 Spesifikasi Bahan Baku
1. Amonia (NH3)
Wujud : Gas
Kenampakan : Tidak berwarna
Berat Molekul : 17 gram/mol
Spesific gravity : 0,817
Kemurnian : 99,9%
Impuritis : 0,1% H2O
Suhu Kritis : 405,6 oK = 132,6
oC
Tekanan Kritis : 111,3 oK = -161,7
oC
Titik Didih : 239,7 oK = -34
oC
Titik Lebur : 195,4 oK = -77,6
oC
Liquid Density : 0,73 kg/m3
2. Fenol (C6H5OH)
Wujud : Padat
Kenampakan : Tidak berwarna
Berat Molekul : 94 gram/mol
20
Kemurnian, % berat : Min 99 %
Impuritas, % berat : Air, 1 %
Densiti, g/ml : 0,594 – 0,598 g/ml
Suhu Kritis : 694,2 oK = 421,2
oC
Tekanan Kritis : 60,5 oK = -212,5
oC
Titik Didih : 455 oK = 182
oC
Titik Lebur : 314 oK = 41
oC
Liquid Density : 1,059 kg/m3
3. Air
Wujud : Liquid
Rumus Molekul : H2O
Berat Molekul : 18 kg/kmol
Titik Didih, 0C : 100
oC (1 atm)
Densitas : 1
Titik leleh, 0C : 0
oC (1 atm)
Spesifik Grafity : 1
Temperatur Kritis : 374,3 oC
Tekanan Kritis : 79,9 atm
21
2.3 Spesifikasi Bahan Pembantu
Katalis silica – alumina (SiO2-AlO3)
Bentuk : Pelet
Diameter : 4,9 mm
Bulk Densiti : 457 kg/m3
Range Temperatur : 0 oC – 1400
oC
Porositas : 0,4
2.4 Pengendalian Kualitas
2.4.1 Pengendalian Kualitas Bahan Baku
Pengendalian kualitas bahan baku di buat untuk mengetahui kemampuan
kualitas bahan baku tersebut saat digunakan, apakah sudah layak untuk digunakan
dan sudah sesuai dengan rekomendasi bahan proses atau belum. Oleh karena itu
sebelum dilakukan proses produksi, akan dilakukan penelitian terhadap kualitas
bahan baku yang berupa anilin dan bahan-bahan pembantu silica-alumina dengan
tujuan supaya bahan yang akan di proses dapat di operasikan pada pabrik. Uji yang
akan dilakukan antara lain adalah uji densitas, volatilitas, viskositas, kadar komposisi
komponen bahan baku, kemurnian pada bahan baku tersebut.
22
2.4.2 Pengendalian Kualitas Bahan Pembantu
Pengendalian kualitas pada pabrik Anilin ini tidak jauh dari bahan baku
pembantu dengan adanya proses pengendalian kualitas bahan baku, di harapkan
bahan baku utama yang akan dapat di hasilkan secara maksimal.
2.4.3 Pengendalian Kualitas Bahan Proses
Unit pengendalian bahan proses merupakan faktor pendukung pada saat
proses produksi yang dimana bagian penting ini untuk mendukung berjalannya proses
suatu pabrik. Utilitas di pabrik aniline dirancang antara lain meliputi unit pengadaaan
air, unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit
pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah.
1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air laut dan air sungai untuk
memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :
a. Air pendingin (air laut)
b. Air umpan boiler
c. Air konsumsi umum
2. Unit pengadaan steam
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media
pemanas untuk alat–alat heat exchanger, vaporizer dan reboiler
23
3. Unit pengadaan udara tekan.
Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan
instrumentasi pneumatic ,untuk penyediaan udara tekan di bengkel, dan untuk
keperluan back wash.
4. Unit pengadaan listrik
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk
peralatan proses, peralatan utilitas, peralatan elektronik atau listrik, AC, maupun
untuk penerangan. Listrik disuplai dari PLN dan dari generator sebagai cadangan
bila listrik dari PLN mengalami gangguan
5. Unit pengadaaan bahan bakar.
Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan
generator.
6. Unit refrigerasi
Unit ini bertugas untuk menyediakan propane dengan suhu 10oC dan
mengkondensasikan uap amonia yang mungkin terbentuk dalam tangki
penyimpan amonia.
2.4.4 Pengendalian Kualitas Produk
Dalam proses pembuatan suatu produk khusus nya pada pabrik anilin proses
untuk mendapatkan hasil yang maksimal yang sesuai dengan standar produk yang
24
sudah ada di dunia maka dari itu diperlukan bahan yang memiliki kualitas baik,
Dalam proses untuk mendapatkan hasil produk yang baik maka perlu dilakukan
pengawasan serta pengendalian control dalam proses pembuatannya harus sudah
sesuai dengan tahapan-tahapan seperti uji kemurnian dan komposisi komponen
produk.
24
BAB III
PERANCANGAN PROSES
3.1 Uraian Proses
Dalam proses pembuatan Anilin dengan bahan baku ammonia dan fenol pada
dasarnya bahannya meliputi : penyiapan bahan baku, amonolisis fenol, dan
pemisahan dan pemurnian produk.
a. Penyiapan bahan baku
Langkah yang dimaksud adalah untuk mendapatkan umpan reaktor berupa uap fenol
yang berasal fenol padat. Mula-mula fenol padat dari hopper (H – 01) dengan
komposisi 99,9% berat fenol dan 0,1% berat air pada suhu 30oC dan tekanan 1
atm.Kemudian fenol di leleh kan pada melter dengan suhu 50 o
C. Hasil bawah umpan
dari menara distilasi berupa fenol, air dan sedikit ammonia gas dan anilin dengan
suhu 141,2 oC dan tekanan 17 atm. Hasil pencampuran dari umpan segar dan hasil
recycle berupa fenol, air dan sedikit ammonia, anilin dengan suhu 50 o
C dan tekanan
1 atm di campur dengan hasil bawah dari separator (SP – 01) yang berupa fenol, air
,ammonia dan anilin dengan suhu 227oC dan tekanan 3 atm dialirkan menuju
vaporizer (VP-01) adalah fenol, air, dan amonia gas dengan suhu 69,4oC dan tekanan
3 atm. Vaporizer akan mengubah fenol, air dan sedikit
25
amonia, anilin dari fase gas menjadi fase uap, hasil keluar vaporizer (VP-01)
berupa fenol, air, dan ammonia, anilin fase uap dengan suhu 227oC dan tekanan 3
atm yang selanjutnya akan dinaikkan suhunya menjadi 331,9 o
C melalui proses
compressor sebagai alatnya, kemudian masuk kedalam reaktor.
Langkah yang dimaksud adalah untuk mendapatkan umpan reaktor berupa uap
amonia yang berasal ammonia gas. Mula-mula amonia dari tangki bahan baku (T
– 01) dengan komposisi 99,9% berat amonia dan 0,1% berat air pada suhu 30oC
dan tekanan 17,2 atm.Kemudian amonia di leleh kan pada melter dengan suhu 50
oC. Hasil bawah umpan dari menara distilasi berupa fenol, air dan sedikit
ammonia gas dan anilin dengan suhu 141,2 oC dan tekanan 17 atm. Hasil
pencampuran dari umpan segar dan hasil recycle berupa fenol, air dan sedikit
ammonia, anilin dengan suhu 50 o
C dan tekanan 1 atm di campur dengan hasil
bawah dari separator (SP – 01) yang berupa fenol, air ,ammonia dan anilin dengan
suhu 227oC dan tekanan 3 atm dialirkan menuju vaporizer (VP-01) adalah fenol,
air, dan amonia gas dengan suhu 69,4oC dan tekanan 3 atm. Vaporizer akan
mengubah fenol, air dan sedikit ammonia, anilin dari fase gas menjadi fase uap,
hasil keluar vaporizer (VP-01) berupa fenol, air, dan ammonia
a. Amonolisis Fenol
Proses amonolisis fenol ini berlangsung dalam reaktor fixed bed multitube
(R) pada suhu 430oC dan tekanan 2 atm dengan konversi 99%. Uap fenol
sebagi reaktan masuk pada pipa-pipa reaktor yang berisi katalisator silica
alumina. Karena reaksi bersifat endotermis dengan suhu masuk umpan reaktor
26
(R) 362oC maka digunakan gas hasil pembakaran sebagai pemanas Produk
keluar reaktor pada suhu 429,2oC dengan tekanan 16,9 atm
b. Pemisahan dan Pemurnian Produk
Produk keluar dari reaktor terdiri dari produk anilin dan sisanya reaktan
yang belum bereaksi, reaktor bekerja sacara non isothermal dan non adiabatic
pada keadaan endotermis. Setelah keluar dari reaktor gas dialirkan ke cooler
(CL-01) untuk diturunkan suhunya dari 429,2 oC menjadi 150
oC. Hasil keluar
cooler CL-01 berupa campuran uap amonia, fenol dan air dengan suhu 150oC
pada tekan 16,3 atm. Setelah melalui CL-01 campuran uap masuk ke dalam
kondenser parsial (CDP) untuk mengembunkan ammonia, fenol dan air
suhunya dari 150 oC menjadi 133
oC dengan menggunkan air sebagai
pendingin dan kemudian hasil yang keluar dari cooler dipisahkan sebagian
didalam separator (SP-02). Hasil keluar bawah dari separator (SP-02) masuk
ke cooler CL-02 untuk menurunkan suhu dari 133 oC menjadi 119,08
oC
sedangkan hasil atas separator SP-02 di recycle kembali masuk ke dalam HE-
01 untuk kemudian menjadi umpan reactor kembali. Kemudian umpan (MD)
berupa amonia, fenol dan air kemudian di pisahkan sehingga di peroleh hasil
atas berupa air, fenol dan hasil bawah berupa air, fenol dan anilin. Hasil
bawah menara distilasi berupa produk yang di tamping pada T-02 sedangkan
hasil atas MD air dan fenol suhunya di turunkan 104,7 oC menjadi 35
oC
dengan air pendingin di keluakan ke UPL. Dan Hasil bawah menara distilasi
pada suhu 174,3OC dan tekanan 1,2 atm masuk kedalam reboiler untuk
diuapkan kembali yang sebagian besar masuk kembali ke dalam menara
27
distilasi dan sebagian masuk ke dalam cooler CL-04 di turunkan suhu nya dari
175,5 menjadi 35 oC dan kemudian masuk ke dalam tangki T-02.
3.2 Spesifikasi Alat Proses
3.2.1 Tangki penyimpan bahan baku, T – 01 (NH3 99,9 %)
Tugas : Menyimpan bahan baku amonia 99,9 %
selama 1 bulan sebanyak 166.344,27 Kg
Kondisi penyimpanan : Atmosferik, suhu perancangan 30 °C
Jenis : Tangki silinder horizontal
Spesifikasi : Volume : 73.936,49 gallon
: 279,85 m3
Tinggi : 22,88 m
Diameter : 3,81 m
Tabel 3.1 Shell dan Head tiap shell tangki (T-01)
Bagian
tangki
Factor
korosi
(in)
Jari-jari
tangki
(in)
Tebal t
(in)
Shell 0,125 75,06 1,567
Head 0.125 75,06 1,393
28
Bahan : Baja stainless steel SA 167 grade C
Tebal shell : 1 5/8 in
Jumlah : 1 buah
3.2.2 Tangki penyimpan bahan baku, H – 01 (fenol 99 %)
Tugas : Menyimpan bahan baku fenol padat 99 %
selama 1 bulan sebanyak 31.213,79 Kg
Kondisi penyimpanan : Atmosferik, suhu perancangan 30 °C
Jenis : Tangki Silinder Vertical dengan conical Bottom
Head
Spesifikasi : Volume : 11.797 gallon
: 44,659 m3
Tinggi : 10,165 m
Diameter : 2,54 m
29
Tabel 3.2 Shell dan Head tiap shell tangki (H-01)
Bagian
tangki
Factor
korosi
(in)
Jari-jari
tangki
(in)
Tebal t
(in)
Shell 0,125 50,02 0,171
Head 0,125 50,02 0,166
Bahan : Carbon steel SA 178 grade C
Tebal shell : 3/16 in
Jumlah : 1 buah
3.2.3 Tangki penyimpanan produk akhir anilin T – 02
Tugas : Menyimpan produk akhir anilin 99%
sebanyak 909.090,94 kg selama 1 bulan
Kondisi penyimpanan : Atmosferik, suhu 30 °C
Jenis : Tangki silinder vertikal
Spesifikasi : Volume : 233.233 gallon
: 882,887m3
Tinggi : 9,120 m
Diameter : 12,160 m
30
Tabel 3.3 Shell tiap course plate tangki (T-02)
Plat dari
bawah
H (ft) dari
bawah
ts (in)
1 32 0,333
2 24 0,280
3 16 0,266
4 8 0,172
5 0 0,118
Bahan : Baja Stainless steel SA 167 grade 3
Tebal Shell : 0,333 in
Jumlah : 1 buah
3.2.4 Reaktor
Tujuan : Mereaksikan ammonia dan fenol menjadi anilin
sebanyak Kg/jam
Jenis : Fixed Bed Multitube
Fase : Gas
Kondisi operasi : Endotermis
Suhu = 362oC
Tekanan = 17 atm
Spesifikasi : Diameter luar pipa =3,353 cm
31
Diameter dalam pipa = 2,664 cm
Diameter Shell = 1,894 cm
Jumlah pipa = 1394 pipa
Tinggi = 4,191 cm
Katalis = Silica Alumina
Bahan : Baja stainless steel SA 167 grade C
3.2.5 Menara distilasi
Tujuan : Memisahkan Anilin sebanyak 1521,4180 kg/jam
Jenis plate : Sieve plate Distilation tower
Kondisi operasi : Puncak menara : Tekanan = 1 atm
Suhu = 104,7 °C
Umpan : Tekanan = 1,1 atm
Suhu = 119,08 °C
Dasar menara : Tekanan = 1,2 atm
Suhu = 174,3 °C
Spesifikasi : Diameter Menara :
- Diameter puncak = 0,509 m
- Diameter dasar = 0,719m
Tinggi = 8,68 m
Jumlah Plate = 23 plate
Tebal shell = 1/4 in
Tebal head = 1/4 in
32
Bahan : Carbon steel SA 167 grade 3
3.2.6 Melter
Tugas : Meleburkan fenol sebanyak 1.300,575 Kg/j
Kondisi penyimpanan : Atmosferik, suhu perancangan 50 °C
Jenis : Tangki Berpengaduk
Spesifikasi : Volume : 499 gallon
: 1,89 m3
Tinggi : 1,68 m
Diameter : 1,12 m
Tabel 3.4 Shell dan Head tiap shell tangki (MT)
Bagian
tangki
Factor
korosi
(in)
Jari-jari
tangki
(in)
Tebal t
(in)
Shell 0,125 22,04 0,156
Head 0,125 22,04 0,152
Bahan : Stainless Steel
Tebal shell : 3/16 in
Jumlah : 1 buah
33
3.2.7 Screw Conveyor (SC-01)
Tugas : Menghitung fenol dari hopper sebanyak
2.810,4570 Kg/j
Kondisi penyimpanan : Atmosferik, suhu perancangan 50 °C
Jenis : Tangki Berpengaduk
Spesifikasi : Volume : 16,22 cuft
Tinggi : 12 ft
Diameter : 1,312 ft
Horse Power : 0,02214 Hp
Daya motor : 0,50 Hp
3.2.8 Condensor (CD-01)
Tugas : Menguapkan fluida hasil atas menara distilasi
sebanyak 1.521,4180 kg/jam
Jenis : Shell and Tube Condenser
Beban panas : 151.637,8438 Kcal/jam
Luas transfer panas : 65,06 sqft2
Panjang : 8 ft
Shell side : Fluida panas : anilin, air
Ukuran : ID = 10 in
Nt = 40
Passes = 1
34
Tube side : Fluida dingin : air
Ukuran : OD; BWG = 0,75 in; 16
ID = 0,62
Pitch = 1 squre pitch
Panjang = 8
Passes = 4
Dirt factor min : 0,002 hr.ft2.F/Btu
Dirt factor available : 0,008 hr.ft2.F/Btu
Catatan : Condensor memenuhi syarat, karena Rd
available > Rd min.
Bahan : Stainless steel
3.2.9 Accumulator
Tugas : Menampung sementara hasil atas menara
distilasi sebanyak 292,3540 kg/jam
Jenis : Tangki silinder horizontal
Spesifikasi : Diameter : 0,58 m
Panjang : 1,15 m
Tebal shell : 3/16 in
Tebal head : 3/16
Bahan : Stainless steel SA 178 grade C
35
3.2.10 Compressor (C-01)
Tugas : Menaikan tekanan gas dengan kecepatan umpan
1290,38 kg/jam
Jenis : Centrifugal compressor
Spesifikasi : Head compressor : 15.751,49 ft
Wheight flow : 47,314 lb/men
Total head : 3/16 in
Brake horse power : 38,94
3.2.11 Reboiler
Tugas : Menguapkan fluida hasil bawah menara distilasi
sebanyak 1.262,6263 kg/jam
Jenis : Shell & Tube Kettle reboiler
Beban panas : 177.327,688 Kcal/jam
Luas transfer panas : 56,42 sqft
Panjang : 10 ft
Shell side : Fluida dingin : fenol, anilin dan air
Ukuran : ID = 8 in
Nt = 26
Passes = 1
Tube side : Fluida panas : steam
36
Ukuran : OD; BWG = 0,75 in; 16
Pitch = 1 Square Pitch
Panjang = 10 ft
Passes = 2
Dirt factor min : 0,0015 hr.ft2.oF/Btu
Dirt factor available : 0,0046 hr.ft2.oF/Btu
Catatan : Reboiler memenuhi syarat, karena Rd available
> Rd min
Bahan : Stainless steel
3.2.12 Pompa (P – 01)
Tugas : Mengalirkan ammonia dari mobil menuju tangki
penyimpanan sebanyak 231,0337 kg/jam
Jenis : Pompa sentrifugal
Ukuran pipa : ID = 4,026 in
OD = 4,500 in
Sch N = 40
IPS = 1,5 in
Spesifikasi Pompa : Kapasitas Pompa = 423,098 gpm
Head pompa :
- Friction Head = 5,54 m
- Pressure Head = -2 m
37
- Velocity Head = 0,0 m
- Static Head = 4 m
Putaran Pompa :
- Kecepatan Putar = 1750 rpm
- Effisiensi Motor = 0,88
- Motor Standar = 3 Hp
Bahan penggerak : Stainless steel
Jumlah : 1 pompa
3.2.13 Pompa (P – 02)
Tugas : Mengalirkan ammonia dari tangki penyimpanan
menuju vaporizer sebanyak 231,0337 kg/jam
Jenis : Pompa sentrifugal
Ukuran pipa : ID = 0,622 in
OD = 0,840 in
Sch N = 40
IPS = 0,5
Spesifikasi Pompa : Kapasitas Pompa = 1,493 gpm
Head pompa :
- Friction Head = 0,75 m
- Pressure Head = -2,0 m
38
- Velocity Head = 0,05 m
- Static Head = 7 m
Putaran Pompa :
- Kecepatan Putar = 1750 rpm
- Effisiensi Motor = 0,88
- Motor Standar = 0,50 Hp
Bahan penggerak : Stainless steel
Jumlah : 1 pompa
3.2.14 Pompa (P – 03)
Tugas : Mengalirkan fenol dari melter menuju vaporizer
sebanyak 1.290,384 kg/jam
Jenis : Pompa sentrifugal
Ukuran pipa : ID = 0,622 in
OD = 0,840 in
Sch N = 40
IPS = 0,5
Spesifikasi Pompa : Kapasitas Pompa = 5,366 gpm
Head pompa :
- Friction Head = 9,69 m
- Pressure Head = 156,27 m
- Velocity Head = 0,0 m
39
- Static Head = 2 m
Putaran Pompa :
- Kecepatan Putar = 1.750 rpm
- Effisiensi Motor = 0,88
- Motor Standar = 1,50 Hp
Bahan penggerak : Stainless steel
Jumlah : 1 pompa
3.2.15 Pompa (P – 04)
Tugas : Mengalirkan fase cair hasil bawah dari separator
3 (SP-03) menuju MD sebanyak 1.521,418
kg/jam
Jenis : Pompa sentrifugal
Ukuran pipa : ID = 0,622 in
OD = 0,840 in
Sch N = 40
IPS = 0,5
Spesifikasi Pompa : Head pompa :
- Friction Head = 16,7962 m
- Pressure Head = -156,0094 m
- Velocity Head = 0,0 m
40
- Static Head = 7 m
Total Head Pompa : = -132,21 m
Bahan penggerak : Stainless steel SA
Jumlah : 1 pompa
3.2.16 Pompa (P – 05)
Tugas : Mengalirkan hasil dari reboiler menuju tangka
penyimpanan sebanyak 1.262,626 kg/jam
Jenis : Pompa sentrifugal
Ukuran pipa : ID = 0,622 in
OD = 0,840 in
Sch N = 40
IPS = 0,5 in
Spesifikasi Pompa : Kapasitas Pompa = 5,439 gpm
Head pompa :
- Friction Head = 11,85 m
- Pressure Head = -3,01 m
- Velocity Head = 0,05 m
- Static Head = 7 m
Putaran Pompa :
- Kecepatan Putar = 1750 rpm
- Effisiensi Motor = 0,88
41
- Motor Standar = 0,50 Hp
Bahan penggerak : Stainless steel
Jumlah : 1 pompa
3.2.17 Pompa (P – 06)
Tugas : Mengalirkan anilin tangki penyimpanan menuju
mobil penyimpanan sebanyak 1.262,626 kg/jam
Jenis : Pompa sentrifugal
Ukuran pipa : ID = 4,026 in
OD = 4,5 in
Sch N = 40
IPS = 4 in
Spesifikasi Pompa : Kapasitas Pompa = 423,098 gpm
Head pompa :
- Friction Head = 5,27 m
- Pressure Head = -4,00 m
- Velocity Head = 0,0 m
- Static Head = 4 m
Putaran Pompa :
- Kecepatan Putar = 1.750 rpm
- Effisiensi Motor = 0,88
- Motor Standar = 3 Hp
42
Bahan penggerak : Stainless steel
Jumlah : 1 pompa
3.2.18 Cooler (CL – 01)
Tugas : Mendinginkan hasil reaksi reaktor dari suhu
290,76°C menjadi 200°C dengan kecepatan
umpan 5.911,639 kg/jaam
Beban panas : 187.117,188 Kcal/jam
Jenis : Double pipe Heat Exchanger
Luas perpindahan panas: 31,79291 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 2,50 in
ID = 2,88 in
BWG = 40
Jumlah pipa = 1 pipa
Panjang = 12 ft
Hairpin = 2
Anulus : OD = 4,5 in
ID = 4,049 in
Panjang = 12 ft
Bahan : Stainless stell
43
3.2.19 Cooler (CL – 02)
Tugas : Mendinginkan umpan menara distilasi 133,02°C
menjadi 119,08°C dengan kecepatan umpan
1.521,418 kg/jaam
Beban panas : 12.727,305 Kcal/jam
Jenis : Double pipe Heat Exchanger
Luas perpindahan panas: 31.79291 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 1,66 in
ID = 1,38 in
BWG = 40
Jumlah pipa = 1 pipa
Panjang = 4 ft
Hairpin = 1
Anulus : OD = 2,380 in
ID = 2,067 in
Panjang = 4 ft
Bahan : Stainless stell
44
3.2.20 Cooler (CL – 03)
Tugas : Mendinginkan hasil reaksi reaktor dari suhu
104,75°C menjadi 35°C dengan kecepatan
umpan 258,792 kg/jaam
Beban panas : 17.606,295 Kcal/jam
Jenis : Double pipe Heat Exchanger
Luas perpindahan panas: 21,61188 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 1,05 in
ID = 0,82 in
BWG = 40
Jumlah pipa = 1 pipa
Panjang = 10 ft
Hairpin = 3
Anulus : OD = 1,90 in
ID = 1,61 in
Panjang = 10 ft
Bahan : Stainless stell
3.2.21 Cooler (CL – 04)
Tugas : Mendinginkan hasil reaksi reaktor dari suhu
175,54°C menjadi 35°C dengan kecepatan
umpan 1262,626 kg/jaam
Beban panas : 92.838,773 Kcal/jam
Jenis : Double pipe Heat Exchanger
45
Luas perpindahan panas: 63,34275 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 1,66 in
ID = 1,38 in
BWG = 40
Jumlah pipa = 1 pipa
Panjang = 16 ft
Hairpin = 4
Anulus : OD = 3,5 in
ID = 3,067 in
Panjang = 16 ft
Bahan : Stainless stell
3.2.22 Heater (HE-01)
Tugas : Memanaskan umpan udara masuk ke reaktor
dari 173,5 oC menjadi 362
oC sebanyak
5911,639 Kg/j
Beban panas : 375.269,5000 Kcal/jam
Jenis : Shell and Tube Heater
Luas perpindahan panas: 739,32 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 0,75 in
BWG = 16
Jumlah pipa = 235 pipa
Panjang = 16 ft
46
Passes = 4
Shell : ID = 19,25 in
Passes = 2
Bahan : Stainless stell
3.2.23 Vaporizer (VP-01)
Tugas : Menguapkan anilin dari suhu 69oC menjadi 227,03
oC dengan
kecepatan umpan 1.612,980 kg/jam
Beban panas : 247.182,094 Kcal/jam
Jenis : Shell and Tube Vaporizer
Luas perpindahan panas : 185,4792 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 0,75 in
ID = 0,62
BWG = 16
Jumlah pipa = 59
Pitch = 1 Square Pitch
Panjang = 16
Passes = 4
Shell : ID = 12
Passes = 1
Dirt factor min : 0,0005 hr.ft2.F/Btu
Dirt factor available : 0,00320 hr.ft2.F/Btu
47
Catatan : Condensor memenuhi syarat, karena Rd
available > Rd min.
Bahan : Stainless stell
3.2.24 Vaporizer (VP-02)
Tugas : Menguapkan amonia dari suhu 33oC menjadi 45,50
oC dengan
kecepatan umpan 42.748,055 kg/jam
Beban panas : 11.237,039 Kcal/jam
Jenis : Shell and Tube Vaporizer
Luas perpindahan panas : 979,2927 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 0,75 in
ID = 0,62
BWG = 16
Jumlah pipa = 312
Pitch = 1 Square Pitch
Panjang = 16
Passes = 2
Shell : ID = 23,25
Passes = 1
Dirt factor min : 0,0005 hr.ft2.F/Btu
Dirt factor available : 0,00399 hr.ft2.F/Btu
48
Catatan : Condensor memenuhi syarat, karena Rd
available > Rd min.
Bahan : Stainless stell
3.2.25 Separator (SP-01)
Tugas : Memisahkan fase uap dan fase cair yang terbentuk didalam
vaporizer (VP-01) pada suhu 277,03 oC tekanan 3 atm dengan
kecepatan umpan 1.300,575 kg/jam
Jenis : Vertikal Drum Separator
Kondisi Operasi : Suhu = 277,03 oC
Tekanan = 3 atm
Spesifikasi : Diameter = 1,65 ft
Tinggi = 4,944 ft
Tebal shell = 0,191 in
Tebal head = 0,183 in
Bahan : Carbon steel SA 178 grade C
3.2.26 Separator (SP-02)
Tugas : Memisahkan fase uap dan fase cair yang terbentuk didalam
vaporizer (VP-02) pada suhu 45,5 oC tekanan 17,2 atm dengan
kecepatan umpan 231,0337 kg/jam
49
Jenis : Vertikal Drum Separator
Kondisi Operasi : Suhu = 45,5 oC
Tekanan = 17,2 atm
Spesifikasi : Diameter = 1,01 ft
Tinggi = 1,63 ft
Tebal shell = 0,242 in
Tebal head = 0,228 in
Bahan : Carbon steel SA 178 grade C
3.2.27 Separator (SP-03)
Tugas : Memisahkan fase uap dan fase cair yang terbentuk keluar
condenser parsial pada suhu 133,02 oC tekanan 16,3 atm dengan
kecepatan umpan 5.911,6392 kg/jam
Jenis : Vertikal Drum Separator
Kondisi Operasi : Suhu = 133,02 oC
Tekanan = 16,3 atm
Spesifikasi : Diameter = 2,44 ft
Tinggi = 7,306 ft
Tebal shell = 0,347 in
Tebal head = 0,320 in
Bahan : Carbon steel SA 178 grade C
50
3.2.28 Condenser Parsial
Tugas : Menguapkan 2-butanol dari suhu 65oC menjadi 162,525
oC dengan
kecepatan umpan 4347,4 kg/jam
Beban panas : 153.379,0538 Kcal/jam
Jenis : Shell and Tube Condenser
Luas perpindahan panas: 550,7 ft2
Ukuran alat : Tube : OD = 0,75 in
ID = 0,482
BWG = 10
Jumlah pipa = 228
Pitch = 1 Square Pitch
Panjang = 16
Passes = 2
Shell : ID = 19,25
Passes = 1
Dirt factor min : 0,002 hr.ft2.F/Btu
Dirt factor available : 0,0737 hr.ft2.F/Btu
Catata : Condensor memenuhi syarat, karena Rd
available > Rd min.
Bahan : Stainless stell
51
3.3 Perencanaan Produksi
3.3.1 Kapasitas Perancangan
Pemilihan kapasitas perancangan didasarkan pada kebutuhan anilin di
Indonesia, tersedianya bahan baku serta ketentuan kapasitas minimal.
Kebutuhan anilin dari tahun ke tahun mengalami peningkatan. Hal ini
menunjukkan pesatnya perkembangan industri kimia di Indonesia.
Diperkirakan kebutuhan anilin akan terus meningkat di tahun yang akan
datang, sejalan dengan berkembangnya industri - industri yang
menggunakan anilin sebagai bahan baku maupun bahan tambahan. Untuk
mengantisipasi hal tersebut, maka ditetapkan kapasitas pabrik yang akan
didirikan adalah 10.000 ton/ tahun.
Untuk menentukan kapasitas produksi ada beberapa hal yang perlu
dipertimbangkan, yaitu :
1. Proyeksi kebutuhan dalam negeri
Berdasarkan data statistik yang diterbitkan oleh BPS dalam “Statistik
Perdagangan Indonesia” tentang kebutuhan anilin di Indonesia dari tahun
ke tahun cenderung meningkat.
Dengan kapasitas tersebut diharapkan :
a. Dapat membantu memenuhi kebutuhan dalam negeri.
b. Dapat menghemat devisa negara yang cukup besar karena laju import
anilin dapat ditekan seminimal mungkin.
2. Ketersediaan bahan baku
52
Kontinuitas ketersediaan bahan baku dalam pembuatan anilin adalah
penting dan mutlak yang harus diperhatikan pada penentuan kapasitas
produksi suatu pabrik. Bahan baku anilin tidak mudah didapat, oleh karena
itu bahan baku diperoleh dari negara di luar negeri.
3.3.2 Perencanaan Bahan Baku dan Alat Proses
Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar ada dua hal
yang perlu diperhatikan, yaitu faktor eksternal dan faktor internal. Faktor
eksternal adalah faktor yang menyangkut kemampuan pasar terhadap
jumlah produk yang dihasilkan, sedangkan faktor internal adalah
kemampuan pabrik.
1. Kemampuan Pasar
Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu :
a. Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik, maka
rencana produksi disusun secara maksimal.
b. Kemampuan pasar lebih kecil dibandingkan kemampuan pabrik. Oleh
karena itu perlu dicari alternatif untuk menyusun rencana produksi,
misalnya :
c. Rencana produksi sesuai dengan kemampuan pasar atau produksi
diturunkan sesuai kemampuan pasar dengan mempertimbangkan untung
dan rugi.
2. Mencari daerah pemasaran.
53
3. Kemampuan Pabrik
Pada umunya pabrik ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain :
a. Material ( bahan baku )
Dengan pemakaian material yang memenuhi kualitas dan kuantitas maka
akan tercapai target produksi yang diinginkan.
b. Manusia ( tenaga kerja )
Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian pabrik,
untuk itu perlu dilakukan pelatihan atau training pada karyawan agar
keterampilannya meningkat.
c. Mesin ( peralatan )
Ada dua hal yang mempengaruhi keandalan dan kemampuan mesin, yaitu
jam kerja mesin efektif dan kemampuan mesin. Jam kerja efektif adalah
kemampuan suatu alat untuk beroperasi pada kapasitas yang diinginkan
pada periode tertentu. Kemampuan mesin adalah kemampuan suatu alat
dalam proses produksi.
54
BAB IV
PERANCANGAN PABRIK
4.1. Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi suatu pabrik merupakan sesuatu yang penting dan di
pertimbangkan dalam mendirikan suatu pabrik industri. Pemilihan lokasi dapat
menentukan perkembangan pabrik di masa yang akan datang.Perancangan pabrik
anilin dengan kapasitan 10.000 ton/tahun sendiri di harapkan dapat menghasilkan
keuntungan kedepannya.
Lokasi pabrik anilin di rencanakan akan didirikan di daerah Gresik
dengan berdasarkan pertimbangan sebagai berikut:
a. Penyediaan bahan baku
Penyediaan bahan baku menjadi faktor utama suatu pabrik. Dalam
perindustrian silica-alumina ini sendiri masih belum begitu banyak di Indonesia
jadi di harapkan bahan baku bisa mudah di dapatkan melalui jalur darat maupun
laut baik dari dalam maupun luar negeri.
b. Pemasaran
Pabrik anilin yang akan didirikan di daerah gresik memiliki potensi
pemasaran yang baik karena anilin lokasi yang strategis dan dekat dengan pasar
industri dapat menghasilkan keuntungan tersendiri. Pabrik anilin masih sangat di
butuhkan di
55
Indonesia, tetapi pemasaran anilin dari luar negeri ke Indonesia tidak sulit karena
tersedianya sarana transportasi darat maupun laut yang cukup memadai
c. Transportasi
Sarana transportasi dari darat dan laut sudah tidak lagi menjadi masalah,
karena Gresik dekat dengan laut semua fasilitas jalan raya dan pelabuhan sudah
memadai.
d. Tersedianya tenaga kerja
Tenaga kerja merupakan sesuatu yang sangat penting dalam suatu pabrik.
Pabrik anilin yang didirikan diharpkan dapat membuka lapangan pekerjaan bagi
penduduk daerah pabrik untuk memperbaiki perekonomian penduduk daerah
setempat.
e. Faktor pendukung lain
Gresik merupakan daerah kawasan industri yang telah ditetapkan oleh
pemerintah, sehingga faktor-faktor seperti : tersedianya energi listrik, bahan
bakar, air dan karakter tempat maupun lingkungan sudah bukan lagi merupakan
suatu kendala karena semua telah dipertimbangkan pada penetapan kawasan
tersebut sebagai kawasan industri
Faktor lain penentuan lokasi
1. Tata Letak
56
Pabrik harus didirikan di daerah yang memiliki tektur tanah yang stabil dan
pondasi yang cukup kuat sehingga ketika pabrik itu didirikan pabrik dapat
bertahan untuk waktu yang lama.
2. Pengawasan
Pabrik yang akan didirikan sangat di wajibkan untuk di tempatkan pada lokasi
yang aman.
4.2. Tata Letak Pabrik
Sistem tata letak pada pabrik yaitu meliputi area proses, sumber tenaga,
kantor, bengkel, gudang, unit pengolahan limbah, dan sebagainya. Sebagian besar
faktor yang perlu diperhatikan dalam menentukan tata letak suatu pabrik yaitu:
1. Daerah kantor dan laboratorium
Kantor merupakan tempat dimana karyawan mengoperasikan dan mengawasi
jalannya suatu proses di pabrik. Laboratorium digunakan sebagai tempat
penelitian kualitas bahan dan kuantitas bahan baku yang akan diproses serta
produk yang akan di pasarkan.
2. Area Proses
Area proses pabrik di bentuk agar memungkinkan pendistribusian air dan
bahan lainnya secara cepat dan lancar.
3. Jarak setiap alat
57
Jarak antara jalan dengan unit proses cukup, sehingga alat proses aman, tidak
terkena kendaraan yang melalui jalan, setiap unit minimal dapat dicapai melalui
dua jalan dalam pabrik.
4. .Utilitas
Unit utilitas dan sumber tenaga ditempatkan terpisah dari alat-alat proses.
sehingga terjamin operasi yang aman.
5. Letak alat
Letak alat-alat ukur dan alat control harus mudah dijangkau operator.
58
Gambar 4.1. Tata Letak Pabrik
59
4.3 Tata Letak Alat Proses
Dalam perancangan tata letak peralatan proses ada beberapa hal yang perlu
diperhatikan, yaitu:
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang benar dan tepat akan memberikan
keuntungan ekonomis yang besar, serta meningkatkan keamanan dan kelancaran
produksi. Perlu diperhatikan juga penempatan pipa, untuk pipa diatas tanah perlu
dipasang pada jarak ketinggian kurang lebih tiga meter atau lebih, sedangkan
untuk pemipaan pada permukaan tanah diatur sedemikian rupa sehingga tidak
mengganggu jalannya lalu lintas bekerja.
2. Aliran Udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan supaya
lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari stagnasi udara pada suatu tempat
yang dapat mengakibatkan akumuliasi bahan kimia yang berbahaya. Sehingga
dapat membahayakan keselamatan pekerja.
3. Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus tercukupi pada tempat-tempat proses yang
berbahaya atau beresiko tinggi harus diberi pencahayaan tambahan.
4. Lalu lintas manusia dan kendaraan
Dalam hal perancangan tata letak peralatan perlu diperhatikan agar pekerja
dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Jika terjadi
gangguan alat
60
proses maka harus cepat diperbaiki, selain itu keamanan pekerja selama
menjalankan tugasnya perlu diprioritaskan.
5. Segi ekonomi alat proses
Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat
menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik
sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi.
6. Jarak antara alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan tinggi sebaiknya
dipisahkan dari alat proses yang lain. Sehingga apabila terjadi ledakan atau
kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat proses yang lain. Tata
letak alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga:
1. Dapat mengefektifkan penggunaan luas tanah
2. Jika tata letak peralatan proses sedemikian rupa sehingga urutan proses
produksi lancar, maka perusahaan tidak perlu untuk memakai alat angkut
dengan biaya yang mahal.
3. Karyawan mendapat kepuasan kerja.
Berikut gambar peta situasi pabrik yang dapat dilihat dalam gambar tata letak
alat (equipment lay out) pabrik anilin dengan kapasitas 10.000 Ton/Tahun.
61
Gambar 4.2. Tata Letak Alat
Keterangan :
MT = Melter
VP = Vaporizer
SP = Separator
HE = Heater
CL = Cooler
CDP = Condensor Partial
R = Reaktor
MD = Menara Distilasi
C = Condensor
AC = Accumulator
RB = Reboiler
62
Gambar 4.3. Diagram Alir Kualitatif
63
Gambar 4.4. Diagram Alir Kuantitatif
64
4.3.1 Neraca Massa
1. Reaktor (R-01)
Tabel 4.1. Neraca massa masuk reaktor .
Nama
Bahan Komponen BM Kmol/jam Kg/jam
Amonia NH3 17 2.000,0000 34.000,0000
Air H2O 18 5,4748 98,5462
Fenol C6H5OH 94 100,0000 9.400,0000
Anilin C6H5NH2 93 0,0073 0,6818
Total
2.105,4821 43.499,2281
Tabel 4.2. Neraca massa keluar reaktor .
Nama
Bahan Komponen BM Kmol/jam Kg/jam
Amonia NH3 17 1.900,1000 32.301,7000
Air H2O 18 105,3748 1.896,7462
Fenol C6H5OH 94 0,1000 9,4000
Anilin C6H5NH2 93 99,9073 9.291,3818
Total
2.105,4821 43.499,2281
65
2. Separator (SP-01)
Tabel 4.3 Neraca massa separator-01
Komponen
Umpan Masuk Hasil Atas
Hasil
Bawah
Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam
C6H5OH 1596,850 16,9878 1277,480 13,590 319,370
H2O 16,130 0,8961 12,904 0,717 3,226
Total 1612,980 17,8839 1290,384 14,307 322,596
3. Separator (SP-02)
Tabel 4.4 Neraca massa separator-02
Komponen
Umpan Masuk Hasil Atas
Hasil
Bawah
Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam
NH3 288,503 16,9708 230,803 13,577 57,701
H2O 0,289 0,0160 0,231 0,013 0,058
Total 288,792 16,9868 230,59 13,59 57,759
66
4. Separator (SP-03)
Tabel 4.5 Neraca massa separator-03
Komponen
Umpan Masuk Hasil Atas
Hasil
Bawah
Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam
NH3 4389,871 137,1835 4389,871 137,1835 0,0000
H2O 257,772 9,8061 0,258 0,0092 257,514
C6H5OH 1,278 0,0290 0,0000 0,0000 1,277
C6H5NH2 1262,719 16,1887 1,093 0,0140 1261,626
Total 5911,639 163,2073 4391,222 137,2067 1520,418
67
5. Menara Distilasi I (MD-01)
Tabel 4.6. Neraca massa menara ditilasi I
Komponen
Masuk
(kgmol/jam)
Keluar (kgmol/jam)
Hasil atas Hasil bawah
H2O 14,3063 13,6737 0,6326
C6H5OH 0,0136 0,0004 0,0132
C6H5NH2 13,5766 0,1358 13,4409
Jumlah 27,8965 13,8099 14,0867
4.3.2 Neraca Panas
1. Condensor Parsial
Tabel 4.7. Neraca energi Condensor Parsial .
Input (kj/jam)
output (kj/jam)
1. Panas masuk
1. Panas keluar
∆H in = 349.540,5313 Kcal/j ∆H out = 304.939,2813 Kcal/j
2. Beban Panas
2. Panas Penguapan
Qs = 410.681,6250 Kcal/j
274.821,72 Kcal/j
760.222,1563 Kcal/j
579.761,0013 Kcal/j
68
2. Reaktor (R-01)
Tabel 4.8. Neraca energi reaktor.
MASUK : KELUAR :
1. Enthalpi Umpan Masuk Reaktor 1. Enthalpi hasil reaksi:
Qs1 = 2.389.340,2500 Kcal/jam Qs2 = 2.972.042,5000 Kcal/jam
2. Beban Panas 2. Panas Reaksi
Qp = 1.145.066,1250 Kcal/jam Qr = 458.266,9063 Kcal/jam
3. Panas Hilang
Qloss = 104.096,9219 Kcal/jam
------------------------------- --------------------------
3.534.406,5000 Kcal/jam 3.534.406,2500 Kcal/jam
3. Menara Distilasi I (MD-01)
Tabel 4.9. Neraca energi menara ditilasi I
Input (kj/jam)
output (kj/jam)
1. Panas masuk
1. Panas keluar
∆H in = 49.149,926 Kcal/j ∆H out = 65.675,797 Kcal/j
2. Beban Panas
2. Panas Penguapan
Qs = 177.327,688 Kcal/j
151.637,84 Kcal/j
226.477,614 Kcal/j
217.313,637 Kcal/j
69
4.4. Pelayanan Teknik (Utilitas)
Untuk mendukung proses dalam suatu pabrik diperlukan penunjang yang
penting demi kelancaran jalannya proses produksi. Sarana penunjang merupakan
sarana lain yang diperlukan selain bahan baku dan bahan pembantu agar proses
produksi dapat berjalan sesuai yang diinginkan.
Salah satu faktor yang menunjang kelancaran suatu proses produksi didalam
pabrik yaitu penyediaan utilitas. Penyediaan utilitas ini meliputi :
1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ( Water Treatment System )
2. Unit Pembangkit Steam ( Steam Generation System )
3. Unit Pembangkit Listrik ( Power Plant System )
4. Unit Penyedia Udara Instrumen ( Instrument Air System )
5. Unit Penyediaan Bahan Bakar
4.4.1. Unit Pengolahan Air
Penggunaan air:
Air untuk pendingin
Air untuk umpan boiler
Air untuk keperluan rumah tangga dan perkantoran
Kebutuhan air meliputi air pendingin, air umpan boiler dan air untuk
keperluan kantor dan rumah tangga, air untuk pemadam kebakaran dan air
cadangan. Air diperoleh dari air sungai terdekat dengan lokasi pabrik yang
kemudian diolah terlebih dahulu sehingga memenuhi persyaratan. Secara
70
sederhana pengolahan air meliputi pengendapan. penggumpalan. penyaringan.
demineralisasi. dan deaerasi. Air yang telah digunakan sebagai air pendingin
proses dan kondensat dapat direcycle guna menghemat air, sehingga jumlah air
yang diperlukan sebagai berikut:
Air untuk pendingin = 34274,5898 kg/j
Air untuk umpan boiler = 24131,9707 kg/j
Air untuk keperluan rumah tangga = 3300 kg/j
Total kebutuhan air secara keseluruhan = 61892,54 kg/j
4.4.2. Unit Penyedia Steam
Kebutuhan steam untuk penguapan di vaporizer dan reboiler
sebanyak 24131,9707 kg/j. Kebutuhan steam ini dipenuhi oleh boiler utilitas.
Sebelum masuk boiler air harus dihilangkan kesadahannya. karena air yang
sadah akan menimbulkan kerak di dalam boiler.
4.4.3 Bak Pengendapan Awal
Tugas: Mengendapkan kotoran kasar dalam air. Pengendapan terjadi
karena gravitasi dengan waktu tinggal 12 jam.
4.4.4 Tangki Tawas
Melarutkan dan membuat larutan kapur 5 % dan CaOH 5 % yang akan
diumpankan kedalam klarifier (CL - 01).
Batasan operasi yang diinginkan:
pH 6,5 – 7,7
kekeruhan 5000 ppm
71
jumlah alum diperlukan 8478,88 kg/jam
4.4.5 Tangki Flokulator
Melarutkan dan membuat campuran yang akan diumpankan kedalam Clarifier
(CL - 01). Clarifier berbentuk tanki terbuka dan berpengaduk yang berfungsi sebagai
penjernih air dimana kekeruhan dan koloid yang terlarut mengendap menjadi lumpur
dan dibuang dengan blowdown
.
4.4.6 Sand Filter
Tugas : Menggumpalkan dan mengendapkan kotoran yang ada pada air dari
TU-01.
Regenerasi dilakukan setiap hari dengan cara back washing umumnya setelah
pressure drop mencapai 1 atm
.
4.4.7 Tangki Klorinator
Mencampurkan klorin dalam bentuk kaporit ke dalam air untuk kebutuhan air
minum.
4.4.8 Bak Penampung Air Bersih
Berfungsi untuk menampung sementara air yang diperlukan sebagai
pendingin, perumahan, hydrant dan keperluan lain.
Volume air yang ditampung : 86,620 m3
72
Maka ukuran bak:
Tinggi bak : 3 m
Lebar bak : 4 m
Panjang bak : 8 m
4.4.9 Tangki Larutan Kaporit
Tangki kaporit berfungsi sebagai desinfektan, membunuh bakteri dan
memecah zat-zat organic yang berbentuk koloid yang susah diikat oleh alum.
Jumlah kaporit yang dibutuhkan : 86,620 kg/jam.
4.4.10 Tangki Rumah Tangga dan Kantor
Berfungsi menampung air kebutuhan rumah tangga dan kantor dari
bak penampung air bersih.
Volume tangki : 79,042 m3
Maka ukuran tangki :
Diameter : 4,9 m
Tinggi : 4,9 m
4.4.11 Kation exchanger
Menurunkan kesadahan air umpan boiler.
Hasil yang diinginkan dari alat ini:
Luas penampang resin 3,542 ft2
Volume resin 13,176 ft2
4.4.12 Anion exchanger
Menghilangkan anion dari air keluaran KEU.
73
Hasil yang diinginkan:
Effisiensi regenerasi 0,65 lb/ft3
4.4.13 Hidrazin
Berfungsi untuk menghilangkan sisa - sisa gas yang terlarut
terutama oksigen sehingga tidak terjadi korosi pada Boiler.
Kadar : 5 ppm
Kebutuhan hidrazin : 95,5626 kg/jam
4.4.14 Tangki NaH2PO4
Berfungsi Untuk mencegah timbulnya kerak di boiler dengan kadar 12
- 17 ppm. Kebutuhan 286,6878 kg/jam.
4.4.15 Tangki Deaerator
menghilangkan kandungan gas dalam air terutama O2,CO2,NH3, H2S
Hasil yang diinginkan :
Tipe : Rascing ring
Jenis : Stone ware
Diameter : 0,971 m
Tinggi : 8,167 m
74
4.4.16 Tangki air umpan boiler
Menampung air umpan boiler sebagai pembuat steam di dalam
boiler. Kedalaman tangki ini ditambahkan hidrasin dan NaH2PO4 untuk
mencegah terjadinya korosi dan kerak dalam boiler. Digunakan tangki:
Diameter : 7,6 m
Tinggi : 7,6 m
4.4.17 Tangki bahan bakar
Berfungsi menyimpan bahan bakar fuel oil untuk persediaan 1 bulan
sebagai bahan bakar boiler.
Tipe alat : Tangki silinder vertical
Kebutuhan : 458.231,09 Kg/jam
Diameter : 9 m
Tinggi : 9 m
4.4.18 Cooling tower
Mendinginkan kembali air pendingin yang telah digunakan, untuk
disirkulasi kembali..
Type alat : Deck tower
4.4.19 Unit penyediaan bahan bakar
Unit ini bertujuan untuk menyediakan bahan bakar yang digunakan pada
generator dan boiler. Bahan bakar yang digunakan untuk generator adalah
solar ( Industrial Diesel Oil ), sedangkan bahan bakar yang dipakai pada
75
boiler adalah Residual Oil no. 6 . Kedua bahan bakar tersebut diperoleh dari
pertamina.
4.4.20 Kebutuhan Energi Listrik
Energi listrik diperlukan untuk penggerak alat proses, alat utilitas,
instrumentasi, penerangan, dan alat-alat control. Rincian kebutuhan listrik
adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan listrik untuk proses
Peralatan proses
Pompa (P - 01) = 3,00 Hp
Pompa (P - 02) = 0,50 Hp
Pompa (P - 03) = 1,50 Hp
Pompa (P - 04) = 0,50 Hp
Pompa (P - 05) = 0,50 Hp
Pompa (P - 06) = 3,00 Hp
Melter (M-01) = 0,50 Hp
Total power untuk alat proses sebesar33,50 hp atau sebesar 24,98 kW
Peralatan utilitas
Pompa (PU - 01) = 1,50 Hp
Pompa (PU - 02) = 3,00 Hp
Pompa (PU - 03) = 0,75 Hp
Pompa (PU - 04) = 0,75 Hp
76
Pompa (PU - 05) = 5,00 Hp
Pompa (PU - 06) = 5,00 Hp
Pompa (PU - 07) = 0,50 Hp
Pompa (PU - 08) = 0,50 Hp
Pompa (PU - 09) = 2,00 Hp
Blower (B - 01) = 5,00 Hp
Total power untuk alat utilitas sebesar 24 Hp atau sebesar 17,89 kW
Total kebutuhan listrik proses dan utilitas adalah sebesar 33,50 Hp atau
sebesar 24,98 kW
2. Kebutuhan listrik alat control dan penerangan
Total kebutuhan listrik pabrik ini adalah sebesar 187,5 Hp atau sebesar
139,81 kW. Energi utama diperoleh dari listrik PLN. Beban listrik dari
generator diesel adalah sebesar 800 kW dengan faktor daya 80%.
77
Gambar 4.5. Skema Unit Pengolahan Air
78
4.5. Organisasi Perusahaan
4.5.1. Bentuk Umum Perusahaan
Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)
Lapangan Produksi : Anilin (C6H5NH2)
Kapasitas : 10.000 ton/tahun
Status Pemodalan : Penjualan Saham
Lokasi : Gresik. Jawa Timur
4.5.2. Bentuk Perusahaan
Bentuk perusahaan yang direncanakan pada perancangan pabrik anilin
ini adalah Perseroan Terbatas (PT). Perseroan terbatas merupakan salah satu
bentuk perusahaan yang mendapatkan modalnya dari penjualan saham dimana
tiap sekutu - turut mengambil bagian sebanyak satu saham atau lebih. Saham
adalah surat berharga yang dikeluarkan oleh perusahaan atau PT tersebut dan
orang yang memiliki saham berarti telah menyetorkan modal keperusahaan,
yang berarti pula ikut memiliki perusahaan.
Dalam perseroan terbatas pemegang saham hanya bertanggung jawab
menyetor penuh jumlah yang disebutkan dalam tiap-tiap saham. Pemilihan
bentuk Perseroan Terbatas ini didasarkan pada ketentuan-ketentuan sebagai
berikut:
a. Mudah mendapat modal yaitu dengan cara menjual saham.
b. Tanggung jawab terbatas pada pemegang saham.
79
c. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak
terpengaruh berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya
atau karyawan perusahaan.
d. Efisiensi dalam manajemen.
e. Merupakan badan usaha yang memiliki kekayaan tersendiri yang
terpisah dari kekayaan pribadi.
4.5.3. Struktur Organisasi Perusahaan
Dalam rangka menjalankan suatu proses pabrik yang baik, dalam hal ini
di suatu perusahaan sangat diperlukan suatu manajemen atau organisasi yang
memiliki pembagian tugas dan wewenang yang baik. Struktur organisasi dari
suatu perusahaan dapat bermacam-macam sesuai dengan bentuk dan kebutuhan
dari masing-masing perusahaan. Kekuasaan mengalir secara langsung dari
direksi kemudian ke manajer diteruskan ke karyawan-karyawan dibawahnya :
1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar modal
atau perjanjian tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang
berkepentingan seperti badan usaha atau perseorangan.
2. Tanggung jawab pemegang saham bersifat terbatas, artinya kelancaran
produksi hanya akan ditangani oleh direksi beserta karyawan sehingga
gangguan dari luar dapat dibatasi.
80
3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh
dengan berhentinya pemegang saham, direksi berserta stafnya, dan
karyawan perusahaan.
4. Efisiensi dari manajemen
Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan
komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.
5. Mudah bergerak di pasar modal
81
RUPS
DEWAN KOMISARIS
DIREKTUR UTAMA
DIREKTUR
PRODUKSI
Kabag
Produksi
Kabag
Teknik
Kabag
Keuangan
Kabag
Umum
Kabag
Administrasi
KARYAWAN
DIREKTUR
KEUANGAN DAN UMUM
Kabag
Litbang
Kas
i Pro
ses
Kas
i Util
itas
Kas
i
Labo
rato
rium
Sta
ff Li
tban
g
Kas
i Lis
trik
dan
Inst
rum
enta
si
Kas
i Per
alat
an
dan
Ben
gkel
Kas
i Keu
anga
n
Kas
i Pem
asar
an
Kas
i Pem
belia
n
Kas
i K3
Kas
i Hum
as
Kas
i Per
sona
lia
Kas
i Tat
a U
saha
Gambar 4.6. Struktur organsasi perusahaan
82
Tugas, jumlah dan pendidikan karyawan tiap bagian adalah sebagai berikut:
4.6 Tugas dan Wewenang
4.6.1 Pemegang Saham
Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal
untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut.
Para pemilik saham adalah pemilik perusahaan. Kekuasaan tertinggi pada
perusahaan yang mempunyai bentuk perseroan terbatas adalah Rapat Umum
Pemegang Saham (RUPS).
Pada RUPS tersebut para pemegang saham berwenang :
1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris
2. Mengangkat dan memberhentikan Direksi
Mengesahkan hasil-hasil usaha serta laba rugi tahunan perusahaan
4.6.2 Dewan Komisaris
Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik
saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik
saham.
Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi :
Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target
perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan pemasaran
83
Mengawasi tugas - tugas direksi
Membantu direksi dalam tugas - tugas penting
4.6.3 Dewan Direksi
Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan
bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan.
Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala
tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan.
Direktur utama membawahi direktur produksi dan direktur keuangan-umum.
Tugas direktur umum antara lain :
1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan
pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada
pemegang saham.
2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan
hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan
konsumen.
3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat
pemegang saham.
4. Mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi) dan
bagian keuangan dan umum (direktur keuangan dan umum).
84
Tugas dari direktur produksi antara lain :
1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik,
dan rekayasa produksi.
2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan
kepala- kepala bagian yang menjadi bawahannya.
Tugas dari direktur keuangan antara lain:
1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran,
keuangan, dan pelayanan umum.
2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-
kepala bagian yang menjadi bawahannya.
4.6.4 Penelitian dan Pengembangan (Litbang)
Litbang terdiri dari tenaga - tenaga ahli sebagai pembantu direksi dan
bertanggung jawab kepada direksi. Litbang membawahi 2 departemen, yaitu
Departemen Penelitian dan Departemen Pengembangan
Tugas dan wewenangnya meliputi :
1. Memperbaiki mutu produksi
2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi
85
3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang
1. Kepala Bagian Produksi
Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan
kelancaran produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang
menjadi bwhannya. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses,
seksi pengendalian, dan seksi laboratorium.
Tugas seksi proses antara lain :
a. Mengawasi jalannya proses produksi
b. Menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang
tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang.
86
Kepala Bagian Produksi membawahi 3 Kepala Seksi :
a) Kepala Seksi Proses
Tugas : Mengawasi jalannya proses produksi, menjalankan
tindakan seperlunya pada peralatan proses yang
mengalami kerusakan sebelu diperbaiki oleh seksi
yang bewenang.
Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 kepala shift (S1/D3 Teknik Kimia)
32 orang operator (D3 / STM / SLTA)
b) Kepala Seksi Utilitas
Tugas : melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk
memenuhi kebutuhan proses, kebutuhan uap dan air.
Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia / Mesin
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang kepala shift (S1 / D3 Teknik Kimia / Mesin)
20 orang (D3 / STM / SLTA)
87
c) Kepala Seksi Laboratorium
Tugas : Memantau kualitas bahan baku, hasil produksi dan
limbah.
Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia / Analis Kimia
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang kepala shift (S1 / D3 Teknik Kimia / MIPA
kimia)
20 orang (STM kimia / D3 analis kimia)
2. Kepala Bagian Teknik
Tugas kepala bagian teknik, antara lain:
a. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan
dan utilitas
b. Mengkoordinir kepala - kepala seksi yang menjadi bawahannya
Kepala Bagian teknik membawahi seksi pemeliharaan, seksi utilitas,
dan seksi keselamatan kerja-penanggulangan kebakaran.
88
Kepala Bagian Teknik membawahi 2 Kepala Seksi :
a) Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi
Tugas : bertanggungjawab terhadap penyediaan listrik serta
alat-alat instrumentasi
Pendidikan : Sarjana Teknik Listrik / Elektro
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang kepala shift (S1 / D3 Teknik Listrik /Elektro)
8 orang operator (STM Listrik)
b) Kepala Seksi Peralatan dan Bengkel
Tugas : Bertanggungjawab terhadap kegiatan perawatan dan
penggantian alat-alat serta fasilitas pendukungnya serta
mengadakan pemeliharaan fasilitas gedung dan
peralatan pabrik.
Pandidikan : Sarjana Teknik Kimia / Mesin
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang kepala shift (S1/D3 Teknik Mesin)
8 orang operator (STM Mesin)
89
3. Kepala Bagian Litbang
Bertanggungjawab kepada Direktur Teknik dan Produksi.
Tugas : Memimpin aktivitas penelitian dan pengembangan
Pendidikan : S1 / S2 Teknik Kimia
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 10 orang staff LitBang ( S1 Teknik Kimia)
4. Kepala Bagian Keuangan
Kepala bagian keuangan ini bertanggung jawab kepada direktur keuangan
dan Administrasi dalam bidang administrasi, keuangan dan pemasaran
termasuk pembelian bahan baku, bahan pembantu dan penjualan produk.
Kepala Bagian Keuangan membawahi 3 seksi :
a) Kepala Seksi Keuangan
Tugas : Bertanggungjawab terhadap pembukuan serta hal-hal
yang berkaitan dengan keuangan perusahaan
Pendidikan : Sarjana Ekonomi / Akuntansi
Jumlah : 1 orang
90
Bawahan : 6 orang karyawan (S1 / D3 Ekonomi / Akuntansi)
b) Kepala Seksi Pemasaran
Tugas : Mengkoordinasi kegiatan pemasaran produk dan
mengatur distribusi barang dari gudang.
Pendidikan : Sarjana Ekonomi / Teknik Industri
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang karyawan (S1 / D3 Ekonomi / Akuntansi)
c) Kepala Seksi Pembelian
Tugas : Mengatur dan mengumpulkan semua informasi
mengenai bahan baku dan bahan lain yang dibutuhkan
perusahaan dan mengadakan tender pembelian
Pandidikan : Sarjana Ekonomi / Teknik Industri
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang karyawan (S1/D3 Ekonomi)
91
5. Kepala Bagian Administrasi
Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan administrasi dalam
bidang administrasi pabrik, personalia dan tata usaha.
Kepala bagian administrasi membawahi 2 seksi :
a) Kepala Seksi Personalia
Tugas : Mengkorrdinasi kegiatan yang berhubungan dengan
kepegawaian
Pendidikan : Sarjana Hukum / Psikologi
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang karyawan (S1 / D3 Komunikasi / Psikologi)
b) Kepala Seksi Tata Usaha
Tugas : Bertanggungjawab terhadap kegiatan yang
berhubungan dengan rumah tangga perusahaan serta
tata usaha kantor.
Pendidikan : Sarjana Hukum / Ekonomi
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang karyawan (S1 / D3 Manajemen)
92
6. Kepala Bagian Umum
Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan administrasi dalam
bidang hubungan masyarakat, keamanan dan kesejahteraan karyawan.
Kepala bagian umum membawahi 2 kepala seksi :
1. Kepala Seksi Hubungan Masyarakat
Tugas : Menyelenggarakan kegiatan yang berkaitan dengan
relasi perusahaan, pemerintah dan masyarakat serta
mengawasi langsung masalah keamanan perusahaan
Pendidikan : Sarjana Hukum / Psikologi / Komunikasi
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang karyawan (S1 / D3 Komunikasi)
2. Kepala Seksi Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3)
Tugas : Bertanggungjawab terhadap masalah kesehatan
karywan dan keluarga serta menangani masalah
keselamatan kerja dalam perusahaan.
Pendidikan : Sarjana Keselamatan Kerja
93
Jumlah : 1 orang
Bawahan : 4 orang karyawan (S1 / D3 Hiperkes / Keselamatan
Kerja)
4.6.5 Pembagian Jam Kerja Karyawan
Pabrik aniline ini direncakan beroperasi 330 hari dalam satu tahun dan
proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur
digunakan untuk perawatan, perbaikan, dan shutdown. Sedangkan pembagian
jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu karyawan shift
dan non shift
Hari Senin – Kamis : Jam 07.00 – 16.00
Hari Jum’at : Jam 07.00 – 17.00
Jam Istirahat :
Hari Senin – Kamis : Jam 12.00 – 13.00
Hari Jum’at : Jam 11.00 – 13.00
94
4.6.6 Karyawan Shift / Ploog
Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani
proses produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang
mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi.
Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari
bagian teknik, bagian gedung dan bagian - bagian yang harus selalu siaga
untuk menjaga keselamatan serta keamanan pabrik.
Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam
sebagai berikut :
Shift Pagi : Jam 07.00 – 15.00
Shift Sore : Jam 15.00 – 23.00
Shift Malam : Jam 23.00 – 07.00
Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 4 regu (A / B / C / D) dimana
tiga regu bekerja dan satu regu istirahat serta dikenakan secara bergantian.
Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, regu yang
bertugas tetap harus masuk.
95
Tabel 4.10 Jadwal pembagian kelompok shift
Tgl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pagi D D A A B B C C C D
Sore C C D D A A B B B C
Malam B B C C D D A A A B
Off A A B B C C D D D A
Tgl 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Pagi D A A B B B C C D D
Sore C D D A A A B B C C
Malam B C C D D D A A B B
Off A B B C C C D D A A
96
Tgl 21 22 23 24 25 26 27 28
Pagi A A A B B C C D
Sore D D D A A B B C
Malam C C C D D A A B
Off B B B C C D D A
Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal.
Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor
kedisiplinan para karyawannya dan akan secara langsung mempengaruhi
kelangsungan dan kemajuan perusahaan. Untuk itu kepada seluruh karyawan
perusahaan dikenakan absensi. Disamping itu masalah absensi digunakan oleh
pimpinan perusahaan sebagai salah satu dasar dalam mengembangkan karier para
karyawan di dalam perusahaan.
97
4.6.7 Daftar Gaji Karyawan
Tabel 4.11. Daftar gaji karyawan
Jabatan Jumlah Gaji Per orang Gaji per Bulan
Direktur 1 Rp 50.000.000 Rp 50.000.000
Kepala Bagian 3 Rp 35.000.000 Rp 105.000.000
Kepala Seksi 9 Rp 20.000.000 Rp 180.000.000
Staff 50 Rp 10.000.000 Rp 500.000.000
Operator lapangan 136 Rp 9.000.000 Rp 1.224.000.000
Gudang 10 Rp 5.000.000 Rp 50.000.000
Bengkel 10 Rp 5.000.000 Rp 50.000.000
Security 40 Rp 5.000.000 Rp 200.000.000
Perawat 4 Rp 7.000.000 Rp 28.000.000
Dokter 2 Rp 15.000.000 Rp 30.000.000
Driver 13 Rp 5.000.000 Rp 65.000.000
Total 278 Rp 2.482.000.000
4.7 Evaluasi Ekonomi
Evaluasi ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang akan
didirikan dapat menguntungkan dan layak atau tidak untuk didirikan. Untuk itu
prarancangan pabrik Anilin dibuat evaluasi atau penilaian investasi, yang ditinjau
dengan metode :
1. Percent Return of Investmen
2. Pay Out Time
3. Break Even Point
4. Discounted Cash Flow
5. Shut Down Point
98
Untuk meninjau faktor-faktor di atas perlu dilakukan penafsiran terhadap
beberapa faktor, yaitu :
1. Penafsiran Modal Industri (Total Capital Investment)
yang meliputi dari :
a. Modal Tetap (Fixed Capital Investment)
b. Modal Kerja (Working Capital)
2. Penentuan Biaya Produksi Total (Production Cost)
yang meliputi dari :
a. Biaya Pengeluaran (Manufacturing Cost)
b. Biaya Pengeluaran Umum (General Expense)
3. Total Pendapatan (Sales Price).
4.7.1 Penaksiran Harga Peralatan
Harga peralatan akan berubah setiap saat tergantung pada kondisi
ekonomi yang mempengaruhinya. Untuk mengetahui harga peralatan yang
pasti setiap tahun sangatlah sulit, sehingga diperlukan suatu metode atau
cara untuk memperkirakan harga alat pada tahun tertentu dan perlu
diketahui terlebih dahulu harga indeks peralatan operasi pada tahun
tersebut.
Evaluasi ekonomi dihitung berdasarkan biaya pendirian pabrik, biaya
produksi, dan hasil penjualan yang diharapkan. Cara penafsiran biaya dan
99
biaya evaluasi ekonomi ini menggunakan metode indeks biaya. Harga-
harga yang diperoleh berdasarkan indeks dari Chemical Engineering Plant
Cost Inside.
Tabel 4.12 Harga Index
Tahun (X) indeks (Y) X (tahun-ke)
2012 584,6 4
2013 572,7 5
2014 577,4 6
2015 586,1 7
2016 593,9 8
2017 599,6 9
Sumber : ( Aries Newton )
Persamaan yang diperoleh adalah Y = 102072x – 2E+08
Harga – harga alat dan lainnya diperhitungkan pada tahun
evaluasi.Selain itu, harga alat dan lainnya ditentukan juga dengan
referensi (Peters dan Timmerhaus, pada tahun 2002 dan Aries dan
Newton, pada tahun 1955). Maka harga alat pada tahun evaluasi dapat
dicari dengan persamaan:
100
Ny
NxEy Ex (Aries dan Newton, 1955)
Dalam hubungan ini:
Ex : Harga pembelian pada tahun 2017
Ey : Harga pembelian pada tahun referensi
Nx : Index harga pada tahun 2017
Ny : Index harga pada tahun referensi
Berdasarkan nilai CEP yang sudah diperoleh maka harga alat yang akan
digunakan nantinya pada tahun 2016 adalah sebagai berikut:
101
Tabel 4.13 Harga indeks pada tahun perancangan
No. Nama Alat Jumlah
Harga
Satuan
Harga
Satuan Harga
th 1954 th 2017
1 Pompa-01 2 $ 900 $ 6.119 $ 12.238
2 Pompa-02 2 $ 5.000 $ 33.995 $ 67.991
3 Pompa-03 2 $ 11.400 $ 77.509 $ 155.019
4 Pompa-04 2 $ 4.800 $ 32.636 $ 65.271
5 Pompa-05 2 $ 11.500 $ 78.189 $ 156.379
6 Pompa-06 2 $ 900 $ 6.119 $ 12.238
7 Heat Exchanger (HE) 1 $ 10.500 $ 71.390 $ 71.390
8 Cooler-01 1 $ 3.000 $ 20.397 $ 20.397
9 Cooler-02 1 $ 3.500 $ 23.797 $ 23.797
10 Cooler-03 1 $ 3.000 $ 20.397 $ 20.397
11 Cooler-04 1 $ 3.200 $ 21.757 $ 21.757
12 Vaporizer-01 1 $ 6.000 $ 40.794 $ 40.794
13 Vaporizer-02 1 $ 9.000 $ 61.192 $ 61.192
14 Reboiler 1 $ 12.000 $ 81.589 $ 81.589
15 Condensor 1 $ 9.500 $ 64.591 $ 64.591
16 Condensor Parsial 1 $ 10.500 $ 71.390 $ 71.390
17 Compressor 1 $ 150.000 $ 1.019.861 $ 1.019.861
18 Blower 1 $ 80.000 $ 543.926 $ 543.926
19 Tangki-01 1 $ 60.000 $ 407.944 $ 407.944
20 Tangki-02 1 $ 75.000 $ 509.930 $ 509.930
21 Silo 1 $ 95.000 $ 645.912 $ 645.912
22 Separator-01 1 $ 900 $ 6.119 $ 6.119
23 Separator-02 1 $ 1.500 $ 10.199 $ 10.199
24 Separator-03 1 $ 3.500 $ 23.797 $ 23.797
25 Melter 1 $ 12.000 $ 81.589 $ 81.589
26 SCR 1 $ 300 $ 2.040 $ 2.040
27 Reaktor 1 $ 55.000 $ 373.949 $ 373.949
28 Menara Distilasi (MD) 1 $ 48.000 $ 326.355 $ 326.355
29 ACC-01 1 $ 5.000 $ 33.995 $ 33.995
TOTAL $ 4.932.046
102
4.7.2 Dasar Perhitungan
Kapasitas produksi Methyl Ethyl Ketone = 10.000 ton/tahun
Satu tahun operasi = 330 hari
Umur pabrik = 10 tahun
Pabrik didirikan pada tahun = 2023
Kurs mata uang = 1 US$ = Rp 14.000,-
Harga bahan baku fenol = Rp 158.407.565.804,00
Harga Jual = Rp 702.500.000.000,00
4.7.3 Perhitungan Biaya
4.7.3.1 Capital Investment
Capital Investment adalah sejumlah uang (modal) yang ditanam
(investasi) untuk mendirikan sarana produksi (pabrik) dan untuk
mengoperasikannya.
Capital Investment terdiri dari :
a.Fixed Capital Investment (Modal Tetap)
Fixed Capital Investment adalah modal yang digunakan untuk
pembelian alat, pemasangan alat, biaya listrik, tanah dan bangunan
sampai pendirian pabrik yang siap untuk berproduksi dan fasilitas-
fasilitasnya.
b.Working Capital Invesment (Modal Kerja)
103
Working Capital Investment adalah biaya atau modal yang
diperlukan untuk menjalankan operasi dari suatu pabrik selama waktu
tertentu.
4.7.3.2 Manufacturing Cost (Biaya Produksi)
Manufacturing Cost adalah sejumlah biaya atau modal yang
dibutuhkan untuk proses produksi agar menghasilkan barang atau
produk.
Biaya produksi secara garis besar dibedakan menjadi 3 jenis :
a. Direct Manufacturing Cost (DMC)
Adalah biaya produksi yang langsung berhubungan dengan
proses produksi, sehingga besar kecilnya biaya ini sangat
dipengaruhi atau dipengaruhi langsung oleh kapasitas produksi.
b. Indirect Manufacturing Cost (IMC) (Biaya Produksi Tidak
Langsung)
Adalah biaya produksi yang masih dipengaruhi oleh kapasitas
produksi akan tetapi memberikan pengaruh langsung terhadap
proses produksi.
104
c. Fixed Manufacturing Cost (FMC) (Biaya Produksi Tetap)
Adalah biaya produksi yang tidak tergantung dari kapasitas
produksi aktual pabrik, sepanjang tahun pengeluaran ini tetap baik
pabrik pada kapasitas penuh maupun saat pabrik dalam keadaan
tidak berproduksi.
4.7.3.3 General Expanse (Pengeluaran Umum)
General Expanse atau pengeluaran umum meliputi pengeluaran-
pengeluaran yang bersangkutan dengan fungsi-fungsi perusahaan yang
tidak termasuk manufacturing cost.
4.7.3.3 Analisa Kelayakan
Untuk dapat mengetahui keuntungan yang diperoleh tergolong besar atau
tidak, sehingga dapat dikategorikan apakah pabrik tersebut potensial untuk
didirikan atau tidak, maka dilakukan analisa atau evaluasi kelayakan.
Beberapa cara yang digunakan untuk menyatakan kelayakan adalah :
a. Present Return On Investment (ROI)
Return On Investment adalah tingkat keuntungan yang dapat
dihasilkan tingkat investasi yang telah dikeluarkan.
105
b. Pay Out Time (POT)
Pay Out Time adalah waktu pengambilan modal yang dihasilkan
berdasarkan keuntungan yang dicapai. Perhitungan ini perlu untuk
mengetahui dalam beberapa tahun investasi yang telah dilakukkan
akan kembali.
c. Break Even Poin (BEP)
Break Even Point adalah titik yang menunjukkan pada suatu
tingkat dimana biaya dan penghasilan jumlahnya sama. Dengan Break
Even Point kita dapat menentukan tingkat harga jual dan jumlah unit
yang dijual secara minimum dan berapa harga perunit yang dijual agar
mendapatkan keuntungan.
Dalam hubungan ini :
Fa : Fixed manufacturing cost
Ra : Regulated cost
Va : Variabel cost
Sa : Penjualan produk
106
d. Shut Down Point (SDP)
Shut Down Point adalah titik atau saat penentuan suatu aktivitas
produksi harus dihentikan. Karena lebih murah untuk menutup pabrik
dan membayar Fixed Ekspense dibandingkan harus produksi.
e. Discounted Cash Flow Rate of Return (DCFR)
1) Analisis kelayakan ekonomi dengan menggunkan “DCFR”
dibuat dengan menggunakan nilai uang yang berubah terhadap
waktu dan dirasakan atau investasi yang tidak kembali pada
akhir tahun selama umur pabrik.
2) Laju bunga maksimal dimana suatu proyek dapat membayar
pinjaman beserta bunganya kepada bank selama umur pabrik.
3) Merupakan besarnya perkiraan keuntungan yang diperoleh
setiap tahun, didasarkan atas investasi yang tidak kembali
pada setiap akhir tahun selama umur pabrik.
Persamaan untuk menentukan DCFR :
(FC + WC) (1+i)n
= Sv)(Wc i1 Cjn
1 j
1n
107
4.7.4 Hasil Perhitungan
4.7.4.1 Penentuan Physical Plant Cost
Tabel 4.14 Physical Plant cost
No. Komponen Harga ($) Harga (Rp)
1 Harga alat sampai ditempat 6.165.057,49
2 Instalasi 621.438 2.249.012.973
3 Pemipaan 2.507.945,39 2.600.421.250
4 Instrumentasi 1.198.487,18 421.689.932
5 Isolasi 160.291,49 351.408.277
6 Listrik 599.243,59 210.844.966
7 Bangunan
6.240.000.000
8 Tanah
4.160.000.000
9 Utilitas 6.436.801,95 2.605.922.981
Physical
Plant Cost
17.689.264,88
18.839.300.379
Tabel 4.15 Direct Plant Cost
No. Komponen Harga ($) Harga (Rp)
1 Physical plant cost 17.689.264,88 18.839.300.378,86
2 Engineering & Construction ( 25% ) 4.422.316,22 4.709.825.094,72
Direct Plant Cost (DPC) 22.111.581,10 23.549.125.473,58
108
Tabel 4.16 Fixed Capital Investment
No. Komponen Harga ($) Harga (Rp)
1 Direct Plant Cost 22.111.581,10 23.549.125.473,58
2 Contractor fee ( 5 % ) 17.208.352.570,23
3 Contingency ( 15 % ) 3.316.737,16 3.532.368.821,04
Fixed Capital Investment (FCI) 25.428.318,26 44.289.846.864,84
Tabel 4.17 Direct Manufacturing Cost
No Komponen Harga (Rp)
1 Raw Material 172.130.966.623
2 Gaji Karyawan 29.784.000.000
3 Supervisi (10% karyawan ) 2.978.400.000
4 Maintenance (2% FCI) 8.260.009.234
5 Plant Supplies ( 15 % Maint. ) 1.239.001.385
6 Royal. dan Patt. (4 % Sales ) 28.100.000.000
7 Utilitas 131.026.185.211,51
Total 373.518.562.453,99
109
Tabel 4.18 Indirect Manufacturing Cost
No Komponen Harga (Rp)
1 Payroll Overhead (15 % Kary.) 4.467.600.000
2 Laboratorium ( 10 % Kary.) 2.978.400.000
3
Packaging dan Shipping ( 0,5 %
Sales)
14.050.000.000
4 Plant Overhead ( 50 % Kary.) 14.892.000.000
Total 36.388.000.000
Tabel 4.19 Fixed Manufacturing Cost
No Komponen Harga (Rp)
1 Depresiasi (10% FCI) 41.300.046.169
2 Property tax (2% FCI) 8.260.009.234
3 Asuransi (2% FCI) 8.260.009.234
Total 57.820.064.636
Tabel 4.20 Total Manufacturing Cost
No Komponen Harga (Rp)
1 Direct Manufacturing Cost 373.518.562.454
2 Indirect Manufacturing Cost 36.388.000.000
3 Fixed Manufacturing Cost 57.820.064.636
Total 467.726.627.090
110
Tabel 4.21 Working Capital
No Komponen Harga (Rp)
1 Raw material inventory 38.977.218.924
2 In proces inventory 58.465.828.386
3 Product inventory 38.977.218.924
4 Available cash 38.977.218.924
5 Extended credit 77.954.437.848
Total 253.351.923.007
Tabel 4.22 General Expense
No Komponen Harga (Rp)
1 Administrasi ( 3% Manu. Cost) 14.031.798.813
2 Sales ( 5 % Manu. Cost) 23.386.331.354
3 Finance ( 5 % WC+FCI ) 33.317.619.235
4 Riset (2% sales) 14.050.000.000
Total 84.785.749.402
Tabel 4.23 Total Biaya Produksi
No Komponen Harga (Rp)
1 Manufacturing cost 467.726.627.089,95
2 General expense 84.785.749.401,82
Total 552.512.376.491,77
111
Tabel 4.24 Total Capital Investment
No Komponen Harga (Rp)
1 Fixed Capital Investment 413.000.461.685,41
2 Working Capital 253.351.923.007,06
Total 666.352.384.692,47
Total sales:
a. Aniline = Rp 70.250 / kg
Produksi tiap tahun = 10.000.000 kg
Annual sales = Rp 702.500.000.000
Total annual sales = Rp 702.500.000.000
4.6.1 Analisa Keuntungan
Return On Investment (ROI)
Sebelum pajak : 48,0 %
Sesudah pajak : 38,4 %
Pay Out Time (POT)
Sebelum pajak : 2,01 Tahun
Sesudah pajak : 2,50 Tahun
112
Break Even Point (BEP) dan Shut Down Point (SDP)
BEP : 34,19 %
SDP : 15,01 %
Discounted Cash Flow Rate of Return (DCFRR)
Asumsi : Cash flow (Cj) tetap nilainya setiap tahun
Cash flow = Profit after taxes + Depreciation + Finance
= Rp. 194.607.764.209,75
Dengan trial and error diperoleh :
DCFRR (i) = 27,74 %
Gambar 4.7 Grafik hubungan % kapasitas vs rupiah
-
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Milyar
Ru
pia
h/t
h
% Kapasitas
BEP
SDP
0,3R
Fa
Va
Ra
Sa
GAMBAR BREAK EVEN POINT
113
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Pabrik Anilin dari ammonia dan fenol dengan kapasitas 10.000
ton/tahun, dapat diambil kesimpulan :
1. Berdasarkan tinjauan proses, kondisi operasi, sifat-sifat bahan baku dan
produk, serta lokasi pabrik, maka pabrik Anilin dari ammonia dan fenol ini
tergolong pabrik beresiko tinggi.
2. Pabrik anilin berbentuk didirikan didaerah kawasan industri Gresik, Jawa
Timur dengan luas tanah sebesar 10.400 m2 dengan jumlah karyawan 278
orang dan beroperasi selama 330 hari/tahun
3. Berdasarkan hasil analisis ekonomi adalah sebagai berikut :
1) Return On Investment (ROI) :
Presentase ROI sebelum pajak sebesar 48,0%, dan ROI setelah pajak
sebesar 38,4%. Syarat ROI sebelum pajak untuk pabrik kimia dengan
resiko tinggi minimum adalah 40 % (Aries & Newton, 1955).
2) Pay Out Time (POT) :
POT sebelum pajak selama 2,01 tahun dan POT setelah pajak selama
2,50 tahun. Syarat POT sebelum pajak untuk pabrik kimia dengan
resiko tinggi maksimum adalah 2 tahun (Aries & Newton, 1955).
3) Break Event Point (BEP) pada 34,19 %, dan Shut Down Point (SDP)
pada 15,01%. BEP untuk pabrik kimia pada umumnya adalah 40–60%.
114
4) Discounted Cash Flow Rate(DCFR) besarnya 27,74 %. Suku bunga
bank saat ini sekitar 5,50 % (www.bi.go.id, edisi 15 agustus 2018),
jadi syarat minimum DCFR lebih besar dari suku bunga pinjaman di
bank.
Dari hasil analisis ekonomi di atas dapat disimpulkan bahwa pabrik
Anilin dari ammonia dan fenol dengan kapasitas 10.000 ton/tahun ini
layak dan dapat dirikan.
DAFTAR PUSTAKA
Aries, R.S., Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation,
McGraw-Hill Book Company, New York
BPS, 2012-2016, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor
Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design,
Michigan
Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book
Company, Singapura
Kirk, R.E., Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical Technology, John
Wiley & Sons Inc., New York
Ludwig, E.E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical
Plants, volume 1, Gulf Publishing Company, Houston
Perry, R.H., Green, D., 1999, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th
ed.,
McGraw Hill Companies Inc., USA.
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003, Plant Design and Economics
for Chemical Engineers, 5th
ed., Mc-Graw Hill, New York.
Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book
Company, Inc., New York.
Raymond, D.L., 1999, Water Quality and Treatment, 5th
ed., Mc Graw Hill, USA
Treybal, R.E., 1984, Mass Transfer Operation, 3rd
ed., McGraw Hill International
Book Company, Japan
Ullman’s, 1988, Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol.A11, VCH
Verlagsgesellschaft, Weinheim
Vilbrandt, F.C., Dryden, C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th
ed.,
McGraw-Hill Book Company, Japan
Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd
ed., Butterworths series in
chemical engineering, USA
Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc.,
USA
US Patent 4094901.
US Patent 5214210
US Patent 2683481
LAMPIRAN
REAKTOR FIXED BED MULTITUBE
Tugas : Mereaksikan aniline proses ammonolisis fenol, amonia dan fenol direaksikan dalam fase uap pada temperatur 300
– 600 oC dan tekanan 16 atm dengan kecepatan umpan masuk sebesar 43499,64 kg/jam
Reaktor : Fixed Bed Multitube
Kondisi operasi : T = 430oC
P = 2 atm
Contact time = 1 detik
Komposisi umpan :
C6H5NH2 = 0,0927 kg/jam = 0,0010 kmol/jam
NH3 = 4620,6737 kg/jam = 271,8043 kmol/jam
C6H5OH = 1277,4804 kg/jam = 13,5902 kmol/jam
Konversi butana menjadi C6H5NH2 : 0,1%
Kapaitas produk
= 10.000 ton/tahun .
= 𝟏𝟐𝟔𝟐 𝟔𝟐 𝒌𝒈 𝒋𝒂𝒎𝟗𝟑 𝒌𝒈 𝒎𝒐𝒍
= 13,57 kmol/jam
Uraian Neraca Massa pada reaksi
Reaksi :
Satuan : kmol/jam
C6H5OH + NH3 C6H5NH2 + H2O
C6H5OH = nAo (1 -XA)
= 13,5902 0,001
= 0,0135902 Kmol/jam
NH3 = nBo - nAo XA
= 271,8043 - 13,5902 0,999
= 258,2277074 Kmol/jam
C6H5NH2 = nCo + nAo XA
= 0,0010 + 13,5902 0,999
= 13,5776228 Kmol/jam
H2O = nDo + nAo XA S4
= 0,7440 + 13,5902 0,999
= 14,3206624 Kmol/jam
Hasil Reaksi :
C6H5OH : 0,0136 kmol/jam = 1,2775 kg/jam
NH3 : 258,2777 kmol/jam = 4389,8710 kg/jam
C6H5NH2 : 13,5776 kmol/jam = 1262,7189 kg/jam
H2O : 14,3207 kmol/jam = 257,7719 kg/jam
5911,6393 kg/jam
Neraca Massa Reaktor
Komponen
Total massa masuk
reaktor Komponen
Total massa Keluar reaktor
kg/jam kg/jam
C6H5OH 4620.6737 C6H5OH 4389.8710
NH3 13.3926 NH3 257.7719
C6H5NH2 1277.4804 C6H5NH2 1.2775
H2O 0.0927 H2O 1262.7189
Total 5911.6394
Total 5911.6394
KINETIKA LAJU
REAKSI
Reaksi pembentukan Aniline berdasarkan reaksi :
C6H5OH + NH3 -------------> C6H5NH2 + H2O
Data I (US Patent 2683481)
1. Waktu reaksi = 1 dt
2. Suhu Operasi = 430 oC = 806 oF
3. Perbandingan reaktan C6H5OH : NH3 = 1 : 20
4. Konversi yang dapat dicapai = 0.999
Data I (US Patent 2683481)
1. Waktu reaksi = 1.0125
dt
2. Suhu Operasi = 420 oC 788
oF
3. Perbandingan reaktan C6H5OH : NH3 = 1 : 20
4. Konversi yang dapat dicapai = 0.999
Neraca massa
C6H5OH + NH3 C6H5NH2 + H2O
mula2 : 100 2000
Reaksi : 100 . XA 100 . XA 100 . XA 100 . XA
Hasil : 100 (1 - XA) 2000-100XA
100 . XA 100 . XA
Komposisi awal
A = 100 gmol
B = 2000 gmol
2100 gmol
Tekanan = 2 atm
Suhu = 430 oC
Untuk reaktor Fixed Bed :
Data I
Penyelesaian dengan cara simpson's Rule
X = 0.999
10
= 0.0999
Konsentrasi awal A ( C6H5NH2 )
CAo = nAo Pt
nT R T
=
100 2
2100 82.06 703
= 1.6509E-06 gmol/cm3
Perbandingan Reaktan
M = nBo
nAo
= 20
XA 1/(1-XA)(M-XA) Simp' I
0 0.05 x1 0.050000
0.0999 0.055828245 x4 0.223313
0.1998 0.063114897 x2 0.126230
0.2997 0.072484147 x4 0.289937
0.3996 0.084975628 x2 0.169951
0.4995 0.102459014 x4 0.409836
0.5994 0.12866899 x2 0.257338
0.6993 0.172303267 x4 0.689213
0.7992 0.259368343 x2 0.518737
0.8991 0.518865748 x4 2.075463
0.999 52.62880901 x1 52.628809
57.438826
0.0999 57.438826
3
= 1.91271292
maka
k =
1.91271292
1 1.65091E-06
= 1158579.74 cm3/gmol dt
Data ke II
Penyelesaian dengan cara simpson's Rule
X = 0.999
10
= 0.0999
Konxentrasi awal A ( C6H6 )
CAo = nAo Pt
nT R T
= 100 2
2100 82.06 693
= 1.6747E-06 gmol/cm3
Perbandingan Reaktan
M = nBo
nAo
= 20
XA 1/(1-XA)(M-XA) Simp' I
0 0.05 x1 0.050000
0.0999 0.055828245 x4 0.223313
0.1998 0.063114897 x2 0.126230
0.2997 0.072484147 x4 0.289937
0.3996 0.084975628 x2 0.169951
0.4995 0.102459014 x4 0.409836
0.5994 0.12866899 x2 0.257338
0.6993 0.172303267 x4 0.689213
0.7992 0.259368343 x2 0.518737
0.8991 0.518865748 x4 2.075463
0.999 52.62880901 x1 52.628809
57.438826
0.0999 57.438826
3
= 1.91271292
maka
k =
1.91271292
1.0125 1.67473E-06
= 1127999.24 cm3/gmol dt
jadi :
T1 = 693 oK ------> k1 = 1127999.237 cm
3/gmol dt
T2 = 703 oK ------> k2 = 1158579.736 cm
3/gmol dt
persamaan empiris Arhenius
atau
ln 1127999.24 = ln A +
B
693
ln 1158579.74 = ln A +
B
703
-0.0267494 =
B 1 -
1
693 703
-0.0267494 = B 2.05263E-05
B = -1303.175209
ln 1127999.24 = ln A
+ -1303.175209
693
13.935956 = ln A +
-1.880483707
ln A = 15.81643974
A = 7395925.079
maka diperolah
A = 7395925.08
B = -1303.1752
atau
k = 7395925.08 exp ( -1303.175209 / T ) cm3/gmol dt
PENYUSUNAN MODEL MATEMATIS PADA ELEMEN VOLUME
1. NERACA MASSA PADA ELEMEN VOLUME
FA z Z
∆Z
FA z+∆z ∆Z
Masuk – keluar = akumulasi
FA Z –[ FA Z + Z+(-rA) dv ] =Acc
dV = A.∆Z
dimana A =4
. 2Di
Neraca massa elemen volume juga meninjau ruang kosong diantara tumpukan katalis sehingga porositas (ε) berpengaruh.
Porositas (ε) didapat dari Brown, fig.219 & 220.
Maka :
dV = zDi
.4
. 2
FA Z – FA Z + Z-(-rA) ε4
πDi Z = 0
FA Z – FA Z + Z
4
πDir
Δz
F 2
AA ε
dimana FA = F A0(1-XA)
FA = -FA0. XA
= (-rA) Z
ε4F
Di.).r(
dz
dX
0z lim
ε4F
i .D. )(r
Δz
ΔX
4
.).(
A0
2
AA
A0
2
AA
2
0
Dir
z
XF AA
A
(-rA) = kecepatan reaksi = k. CA. CB
ε4F
.Di).C(kC
dz
dX
A0
2
BAA
CA RT
Pt
n
n
t
A
=.RTn
)PtX(1n
1
AA0
CB RT
Pt
n
n
t
B
=.RTn
)PtXn
n(n
1
A
Ao
BOA0
Maka :
A0
2
A
Ao
BoA
2
t
AO
A
4F
ε.Di)Xn
n)(X.k(1
RT
Pt.
n
n
dz
dX
...…………(1)
Dimana :
dz
dX A Perubahan konversi persatuan panjang
Di = Diameter dalam
= porositas tumpukan katalis
F AO = Kecepatan molar A mula-mula
2. NERACA PANAS PADA ELEMEN VOLUME
T
z
z
Qp
∆z
∆z QR
Masuk – keluar = akumulasi
∑m.cp (Tz -To ) – ( m.cp (T Z+ Z - To) + QR + QP ) = 0
QR = HR.nAO.XA
QP = U.A.T
= U. .DO. z.(Ts - T)
m.cp ( T z -T Z+∆Z ) - ∆HR..nAO.XA - U. .DO..∆z. (Ts - T) = 0
m.cp ( T Z - TZ+∆Z ) = ∆HR..nAO..XA + U. .DO. ∆z. (Ts - T)
T z+∆z
HR nAO XA +U DO (TS- T )
T Z – T Z+ Z =
∑ m.Cp
m.Cp
T)(T .U.π.πΔz
ΔXnΔH s0
AA0R
z
TTZZZ
m.Cp
T)(TD.U.Δz
ΔXnΔH S0
AA0R
z
T
Lim z 0
Σm.Cp
T)(TU.π.πΔz
ΔX.nΔH-
dz
dT S0A
A0R
…………….(2)
dimana :
dT/dZ = perubahan suhu persatuan panjang katalis
: z
HR = panas reaksi
U = over all heat transfer coefficient
Do = diameter luar
T = suhu gas
Ts = suhu penelitian
m.Cp = kapasitas panas
3. NERACA PANAS UNTUK PENDINGIN PADA ELEMEN VOLUME
Tinjauan : elemen panas
Masuk – keluar = akumulasi
mp.Cpp. ( Ts Z+∆Z - To ) + Qp – mp.Cpp. (( Ts Z - To ) = 0
Ts
FA
z
FA
z+z
Ts
Qz+z
Qp = U.A. ∆T ; dimana : A = π.Do.∆z. dan ∆T = (T – Ts)
Sehingga Qp = U.π. Do.∆z. (T – Ts)
mp. Cpp. (Ts Z+∆Z - Ts Z ) = - U.π. Do.∆z. (T – Ts)
: mp. Cpp. ∆z
Ts Z+∆Z - Ts Z U.π. Do. (T – Ts)
= -
∆z m. Cpp
p
ss
p
ss
) m.Cp (
)T-T ( .Do.U.
dz
dT
0lim
(m.Cp)
)T - T .Do.(U.
z
T
z
PENURUNAN TEKANAN ( PRESSURE DROP )
.……………….(3)
Penurunan tekanan dalam pipa yang berisi katalisator (fixed bed) menggunakan rumus 11.6 (Chapter 11, Rase) hal 492,
Chemical Reactor Design for Process Plants.
panjangsatuan per tekanan perubahan dz
dP
: dimana
G/.D
115075,1f
: dimana
1
gc..D
G.f
dz
dP
: ditulisdapat atas diPersamaan
D
G175,1
D
s)1(150
s.dz
gc.dP
p
k
3
fp
2
k
p
32
p
3
2
fk = faktor friksi
gc = konstanta gravitasi
G = kecepatan aliran massa gas dalam pipa, g/cm3
ρf = densitas gas, g/cm3
Dp = diameter partikel katalisator, cm
……………….(4)
ε = porositas tumpukan katalisator
μ = viskositas gas, g/cm.jam
Sehingga diperoleh 4 persamaan differensial simultan sebagai berikut :
1) A0
2
A
Ao
BoA
2
t
AO
A
4F
ε.Di)Xn
n)(X.k(1
RT
Pt.
n
n
dz
dX
Σm.Cp
T)(TU.π.πΔz
ΔX.nΔH-
dz
dT S0A
A0R
2) p
ss
) m.Cp (
)T-T ( .Do.U.
dz
dT
3)
3
fp
2
k 1
gc..D
G.f
dz
dP
Selanjutnya persamaan differensial simultan tersebut diatas diselesaikan dengan program computer dengan Metode
Numeris Runge Kutta.
OVERALL HEAT TRANSFER
1. Koefisien transfer panas pipa (hio)
Dari pers. 6-2, Kern diperoleh :
hio =
Di
k
k
Cp.μ
μ
Dp.Gt0,027
1/30,8
…………….(5)
Persamaan diatas berlaku untuk organic liquid, larutan aqueous, dan gas pada Re > 10.000
dimana :
Dp = diameter partikel katalis
Di = diameter dalam pipa
k = konduktivitas thermal
μ = viskositas gas
Cp = panas jenis gas
Gt = kecepatan massa per satuan luas
hi = koefisien transfer panas pipa dalam
hio = hi. )Kern,1983.........(..........OD
ID
2. Koefisien transfer panas dinding pipa dalam shell ( ho)
Dari persamaan , Kern :
ho = p137)3,.(Kern,198..........De
kp
kp
.Cp
μ
De.Gp0,36
33,0
pp
0,55
p
…….(6)
Persamaan diatas berlaku untuk Re antara 2000 – 1.000.000
dimana :
ho = koefisien transfer panas
De = diameter equivalent
Gp = kecepatan massa pendingin per satuan luas
p = viskositas pendingin
kp = konduktivitas thermal pendingin
Cpp = panas spesifik pendingin
3. Overall heat transfer coefisient
Ud = overall transfer coefisient pada saat kotor
Uc = overall transfer coefisient pada saat bersih
Rd = faktor tahanan panas pengotor
)(
.
hohio
hohioUc
UdUc
UdUcRd
.
UdUcUdUcRd ..
UcUdUdUcRd ..
UcUdUcRd ).1.(
Maka : )1.(
UcRd
UcUd
LAY OUT PIPA DALAM REAKTOR ( Kern, 1983, P. 139 )
Pipa dalam reaktor disusun secara square pitch, dimana luas penampang 1 pipa menempati luasan sebesar Pt2.
1 pipa menempati luasan = Pt2
maka luas total penampang reaktor ( over design 10%)
As = 1,1. Nt.Pt2
dimana :
As = Luas penampang shell
Nt = jumlah pipa
Pt = pitch
Alasan penyusunan pipa secara square pitch :
1. mudah pembersihannya.
2. pressure drop kecil.
FLOW AREA DALAM SHELL
As = Pt
.B.C'IDs ………….(7)
B
dimana :
B = Jarak buffle, in
C’ = Clearance, in
Pt = Pitch, in
IDs = Diameter dalam shell, in
As = Flow area shell, in2
DIAMETER EQUIVALEN (De)
C’
Diameter equivalen dapat dipahami sebagai diameter dari area dalam shell, bila dipandang sebagai pipa ( Kern,
1983) p.139
De = .OD
4
μ.ODPt4
22
= perimeter wetted
area free x 4
De = .OD4.
μ.OD4Pt 22
………….(8)
DIAMETER SHELL
Diameter shell yang dipakai untuk Nt pipa
Luas shell = As = 1,1.Nt.Pt2 =
4
)π.(ID 2
s
Diameter shell :
IDs =
As.4 …..……..…(9)
KATALISATOR ( Rase, 1977 )
Katalisator yang digunakan berupa silica – alumina dengan :
- Bentuk = pellet
- Ukuran
D = 0,3175 cm
H = 0,3175 cm
- Bulk density = 0,00077 kg/m3
- Formula = PbO2 – Mg
(SA, Miller Ernest, 1965)
DIAMETER PARTIKEL ( Dp )
Yaitu diameter partikel katalis yang ekuivalen dengan diameter bola dengan volume yang sama dengan volume
katalis ( Rase, 1977, p.493 )
V kat = HD
.4
. 2
= 3175,0.4
3175,0. 2
= 0,025125 cm3
V bola = V kat
V Bola = 4
. 3Dp
Maka :
Dp = 36
BV
= 36.025125,0
= 0,36345 cm
PEMILIHAN PIPA
Dalam pemilihan pipa harus diperhatikan faktor perpindahan panas. Pengaruh bahan isian di dalam pipa terhadap
koefisien transfer panas konveksi didelik oleh Colburn ( Smith,JM., p.571) dan diperoleh hubungan pengaruh rasio (Dp/Dt)
atau perbandingan diameter katalis dengan diameter pipa dengan koefisien transfer panas pipa berisi katalis disbanding
transfer panas konveksi pada pipa kosong.
Dp/Dt 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
Hio/h 5,5 7 7, 7,5 7,0
Dimana :
(Dp/Dt) = rasio diameter katalis per diameter pipa
(hio/h) = rasio koefisien transfer panas pipa berisi katalis disbanding koefisien transfer panas pada pipa kosong.
Dari data diatas diperoleh (hio/h)max terjadi pada 7,8 pada (Dp/Dt) = 0,15
cm0,15
0,36345Dt
0,15
DpDt
0,15Dt
Dp
= 2,42298 cm
Dipilih pipa dengan ukuran standar (Kern, table 11) :
NPs = 1 in
OD = 1,32 in
ID = 1,049 in
Sch = 40
JUMLAH PIPA ( Brown, 1950 )
Jumlah pipa ditentukan berdasarkan turbulensi gas dalam pipa berkatalis. Dalam suatu reaksi khusus terjadi
tumbukan molekul yang optimum ( well mixed). Keadaan di atas terjadi bila pada keadaan turbulen yaitu bilangan Reynold
diatas 3100.
Spherecity ( )= katalis area luas
bola area Luas
Luas area bola = . Dp2
= 3,14. 0,36345
= 0,4148 cm2
Luas area katalis 4
.D2.π.DH
= 0,4748 cm2
maka = 8736,04748,0
4148,0
Dari fig. 223 Brown diperoleh = 0,35
KECEPATAN MASSA MASUK REAKTOR
Komponen Kgmol /jam Kg / jam
C6H5OH 13.5902 1277.4803
NH3 271.8043 4620.6733
C6HNH2 0.0010 0.0927
H2O 0.7440 13.3926
Total 286.1396 5911.6392
Kecepatan massa = 5911.6392 Kg/j
= 1642.1221 g/dt
BM rata-rata = 20.66
Suhu Umpan (T) = 573 oK
Tekanan Umpan (P) = 17 atm
Densitas gas(rho) = 0.007473 g/cm3
Viskositas gas = 0.000539 g/cm dt
Digunakan pipa Standard
ID pipa = 1.049 in = 2.664 cm
OD pipa = 1.320 in = 3.353 cm
BWG = 16 in
A. Jumlah pipa maximum :
1. Menghitung Gt :
Fre . Dp . Gt
4100 = ---------------
u
50.5 . 0.3635 cm . Gt
= -----------------------
0.0005390 (g / cm dt)
= 34057.05 Gt
Gt = 0.120386 g/cm2 dt
2. Menghitung Luas penampang pipa :
3.14 . DI^2 . e
Ao = ---------------
4
3.14 . (2.6645 cm)^2 . 0.36
= ----------------------------
4
= 2.0063 cm2
3. Menghitung Luas penampang total :
G
At = ------
Gt
1642.1221 g/dt
= --------------------
0.1204 g/cm2 dt
= 13640.4482 cm2
Menghitung Jumlah pipa maximum :
At
Nt max = ------
Ao
13640.4482 cm2
=
2.0063 cm2
= 6798.8901 pipa
B. Jumlah pipa minimum :
1. Menghitung Kecepatan maximum :
┌ ┐1/2
4 . (rb - rg) . g . Dp
v max =
3 . rg . fD
└ ┘
┌ ┐1/2
│ 4 . (1.1940 - 0.007473) . 981 . 0.3635
=
│ 3 . 0.0074725 . 1
└ ┘
= 274.7652 cm/dt
2. Menghitung Kecepatan Volume Umpan :
G
Fv = ------
rg
1642.1221 g/dt
=
0.0075 g/cm3
= 219755.0313 cm3/dt
3. Menghitung Luas penampang total :
Fv
At = -------
v max
219755.0313 cm3/dt
=
274.7652 cm/dt
= 799.7922 cm2
Menghitung Jumlah pipa minimum :
At
Nt min = ------
Ao
799.7922 cm2
=
2.0063 cm2
= 398.6452 pipa
C. Jumlah pipa :
1. Menghitung Gt :
diambil bilangan Reynold (Re) = 20000
Fre . Dp . Gt
Re =
u
50.5 . 0.3635 cm . Gt
=
0.0005390 (g / cm dt)
= 34057.05 Gt
Gt = 20000 / 34057.05 g/cm2 dt
= 0.587250 g/cm2
dt
2. Menghitung Luas penampang pipa :
3.14 . DI^2 . e
Ao =
4
3.14 . (2.6645 cm)^2 . 0.36
=
4
= 2.0063 cm2
3. Menghitung Luas penampang total :
G
At = ------
Gt
1642.1221 g/dt
=
0.5872 g/cm2 dt
= 2796.2920 cm2
Menghitung Jumlah pipa :
At
Nt = ------
Ao
2796.2920 cm2
=
2.0063 cm2
= 1394 pipa
SIFAT FISIS
PANAS REAKSI
REAKSI I
C6H5OH + NH3 C6H5NH2 + H2O
Data yang tersedia :
Komponen A B C D f
o
C6H5OH -8.561 1.429E-01 1.153E-01 3.901E-08 -23.03
NH3 6.524 3.692E-03 4.078E-06 2.83E-09 -45.92
C6H5NH2 -9.677 1.525E-01 1.226E-04 3.901E-08 20.76
H2O 7.701 4.595E-04 2.521E-06 8.59E-10 -241.83
Panas reaksi pada suhu Standard (298 oK) :
20.76
20.76 + -241.83 + 0 - -23.03 - -45.92 - -45.92
-152.12 KCal/mol = -152120 Cal/mol
Panas reaksi pada suhu T :
-22.773
-6.555E-03
-1.152E-01
-1.188E-08
-152120 + -22.773 (T -Tref) +
-6.55E-03 (T2 -Tref
2)/2 + -1.152E-01 (T
3 -Tref
3)/3 + -1.188E-08 (T
4 -Tref
4)/4